近日，8087金沙娱场城物理与电子科学学院、8087金沙娱场城光场调控及应用中心蔡阳健教授团队首次建立了轨道角动量光束与数论之间的关系，利用由质数筛选器调制的轨道角动量光束来制定和实现一种简单而超快的质数因子分解协议，相关成果以“Prime number factorization with light beams carrying orbital angular momentum”为题发表在物理学一区期刊《APL Photonics》上。8087金沙娱场城为第一署名单位，博士研究生李晓飞和刘欣为论文共同第一作者，蔡阳健教授、曾军副教授、梁春豪副教授和苏州科技大学吴泉英教授为论文通讯作者。
整数的质数分解作为数论的基石，已经在凝聚态物理和量子光学领域引起了广泛的兴趣。将大整数分解为质数是一个棘手的问题，但这种任务的复杂性确保了基于数字分解的信息编码、全光机器学习以及其他与数字因子分解相关的应用的高安全性。目前的技术主要依赖于对多个波源的精确相位控制，例如玻色-爱因斯坦凝聚体、核自旋、冷原子或原子干涉仪，这些技术对系统的稳定性提出了严格的要求，尤其是在需要分解大数时难以实现快速准确的质数分解。在这项工作中，作者提出并实现了一种概念简单、高效的经典光学方法来进行质数分解，该方法基于携带轨道角动量的涡旋光束在自由空间中传播相位分布的固有周期性，待分解的因数对应于光束的拓扑电荷，并且所有试验因子都被封装到筛选器中，实验上利用数字微镜装置快速刷新筛选器以改变试验因子理论上可以在3.55秒内分解出高达10^6数量级的所有质数。
以上研究获得国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重大项目、国家自然科学基金重大研究计划集成项目、国家自然科学基金面上项目等资助。
论文链接：https://pubs.aip.org/aip/app/article/9/4/046107/3281105/Prime-number-factorization-with-light-beams
