Исследователи из Гарварда разработали материал с метаповерхностью, который может генерировать и поддерживать совершенно новые и более сложные состояния света.

Открытия в области поведения света продолжаются: ещё в 2015 году учёные получили первую фотографию состояния света, в котором он ведет себя одновременно и как частица, и как волна. И совершенно недавно, всего лишь 25 лет назад, у фотонов  был обнаружен орбитальный момент.

Это угловой момент, основанный на форме его волнового фронта, а не на ориентации. Новый материал с метаповерхностью использует его вместе со вторым типом углового момента, называемого спиновым моментом (также более известным как круговая поляризация).

Можно провести аналогии между орбитальным угловым моментом и круговой поляризацией, сравнивая их с движением планет: круговая поляризация — это направление, в котором планета вращается вокруг своей оси, а орбитальный момент описывает, как планета вращается вокруг Солнца.

Ранее было установлено, что один и тот же луч света может проявлять оба типа момента импульса, и что их соединение и использование поляризации для управления оптико-амплитудной модуляцией (ОАМ) могут приводить к лучам с новыми сложными формами.

Некоторые метаповерхности представляют собой более эффективные и более компактные версии существующих оптических устройств, но такие произвольные преобразования между спинами и орбитами не могут быть выполнены никакими другими оптическими устройствами.

Орбитальный момент фотонов уже имеет несколько предполагаемых применений, таких как высокоскоростная передача данных и кодирование сообщений. Исследователи даже выяснили, как передавать ОАМ отдельных фотонов, используя их запутывание.

Другие предлагаемые практические приложения нового материала включают в себя манипулирование микроскопическими объектами и применение в системах визуализации.