实验装置与理论模型示意图，a为简并光学谐振腔，b为人工合成光子轨道角动量晶格，图片来自中科大
维度是决定宇宙中物质特性的一个重要物理量。但在科学研究中，由于三维物理世界的限制，人们往往难以研究三维以上的物理系统性质及演化特性。针对这一难题，科学家提出可以通过人工合成维度的方式来解决。例如，在一个三维系统中引入两个人工合成维度，就可以在该系统上研究五维的物理性质。
图片来自《自然·通讯》(Nature Communications)
在此基础上，团队创造性地在驻波简并腔中引入具有各向异性的液晶相位片，实现腔内涡旋光子轨道角动量和光子自旋（即偏振）的耦合。腔内光子所携带的轨道角动量是整数分立的，与一维离散晶格相对应。因此，携带不同轨道角动量的光子可以等效为位于不同晶格格点上的准粒子，并通过自旋自由度将具有不同轨道角动量的光子耦合起来，从而模拟粒子在不同晶格格点之间的来回跃迁。
