突破噪声瓶颈：光学斯格明子开启抗干扰光子计算新纪元

摘要：在人工智能算力需求激增、摩尔定律逐渐失效的今天，光子计算因其高带宽、低功耗成为下一代计算技术的焦点。然而，传统光子计算多依赖模拟信号，易受噪声干扰，难以大规模扩展。一项发表于《自然·光子学》的研究提出突破性解决方案：利用“光学斯格明子”实现抗扰动的整数运算，为

在人工智能算力需求激增、摩尔定律逐渐失效的今天，光子计算因其高带宽、低功耗成为下一代计算技术的焦点。然而，传统光子计算多依赖模拟信号，易受噪声干扰，难以大规模扩展。一项发表于《自然·光子学》的研究提出突破性解决方案：利用“光学斯格明子”实现抗扰动的整数运算，为数字光子计算开辟全新路径。

《自然·光子学》

光学斯格明子是一种具有空间变化偏振特性的光场结构，其核心特征在于拥有一个整数型的拓扑数。这一离散特性使其天生具备抗干扰能力，信息在传播过程中即使受到扰动，其拓扑数仍能保持稳定。研究团队首次设计出一类“结构物质”，能够被动地对光学斯格明子进行整数加减运算，无需外部能量输入。

实验中，他们通过梯度折射率系统和空间光调制器构建了“加法器”，成功实现了对斯格明子拓扑数的精确操控。即便在材料存在显著缺陷或引入强噪声的情况下，运算结果依然稳定可靠。更令人振奋的是，他们进一步引入“广义斯格明子数”，使单个光场可同时携带多个拓扑数，大幅提升信息密度，并进一步增强了对边界扰动的容忍度。