Optical vortices are beams of laser light with screw symmetry in their wavefront. With a corresponding azimuthal dependence in optical phase, they convey orbital angular momentum, and their methods of production and applications have become one of the most rapidly accelerating areas in optical physics and technology. It has been established that the quantum nature of electromagnetic radiation extends to properties conveyed by each individual photon in such beams. It is therefore of interest to identify and characterize the symmetry aspects of the quantized fields of vortex radiation that relate to the beam and become manifest in its interactions with matter. Chirality is a prominent example of one such aspect; many other facets also invite attention. Fundamental CPT symmetry is satisfied throughout the field of optics, and it plays significantly into manifestations of chirality where spatial parity is broken; duality symmetry between electric and magnetic fields is also involved in the detailed representation. From more specific considerations of spatial inversion, amongst which it emerges that the topological charge has the character of a pseudoscalar, other elements of spatial symmetry, beyond simple parity inversion, prove to repay additional scrutiny. A photon-based perspective on these features enables regard to be given to the salient quantum operators, paying heed to quantum uncertainty limits of observables. The analysis supports a persistence in features of significance for the material interactions of vortex beams, which may indicate further scope for suitably tailored experimental design.

中文翻译：

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光学涡流中的对称性和量子特征

光学漩涡是在其波前具有螺旋对称性的激光束。随着光学相位的相应方位角依赖性，它们传递轨道角动量，它们的生产和应用方法已成为光学物理和技术中发展最快的领域之一。已经确定电磁辐射的量子性质扩展到由此类光束中的每个单独光子传达的特性。因此，识别和表征与光束相关并在其与物质的相互作用中变得明显的涡旋辐射量子场的对称方面是很有趣的。手性是一个突出的例子。许多其他方面也值得关注。整个光学领域都满足基本的 CPT 对称性，它在空间平价被打破的手性表现中发挥了重要作用；详细表示中还涉及电场和磁场之间的对偶对称性。从更具体的空间反演考虑，其中拓扑电荷具有伪标量的特征，空间对称的其他元素，除了简单的奇偶反演，证明还需要额外的审查。对这些特征的基于光子的观点能够考虑到显着的量子算子，注意可观测值的量子不确定性限制。该分析支持对涡流束的材料相互作用具有重要意义的特征的持续存在，这可能表明适当定制实验设计的进一步范围。详细表示中还涉及电场和磁场之间的对偶对称性。从更具体的空间反演考虑，其中拓扑电荷具有伪标量的特征，空间对称的其他元素，除了简单的奇偶反演，证明还需要额外的审查。对这些特征的基于光子的观点能够考虑到显着的量子算子，注意可观测值的量子不确定性限制。该分析支持对涡流束的材料相互作用具有重要意义的特征的持续存在，这可能表明适当定制实验设计的进一步范围。详细表示中还涉及电场和磁场之间的对偶对称性。从更具体的空间反演考虑，其中拓扑电荷具有伪标量的特征，空间对称的其他元素，除了简单的奇偶反演，证明还需要额外的审查。对这些特征的基于光子的观点能够考虑到显着的量子算子，注意可观测值的量子不确定性限制。该分析支持对涡流束的材料相互作用具有重要意义的特征的持续存在，这可能表明适当定制实验设计的进一步范围。从更具体的空间反演考虑，其中拓扑电荷具有伪标量的特征，空间对称的其他元素，除了简单的奇偶反演，证明还需要额外的审查。对这些特征的基于光子的观点能够考虑到显着的量子算子，注意可观测值的量子不确定性限制。该分析支持对涡流束的材料相互作用具有重要意义的特征的持续存在，这可能表明适当定制实验设计的进一步范围。从更具体的空间反演考虑，其中拓扑电荷具有伪标量的特征，空间对称的其他元素，除了简单的奇偶反演，证明还需要额外的审查。对这些特征的基于光子的观点能够考虑到显着的量子算子，注意可观测值的量子不确定性限制。该分析支持对涡流束的材料相互作用具有重要意义的特征的持续存在，这可能表明适当定制实验设计的进一步范围。对这些特征的基于光子的观点能够考虑到显着的量子算子，注意可观测值的量子不确定性限制。该分析支持对涡流束的材料相互作用具有重要意义的特征的持续存在，这可能表明适当定制实验设计的进一步范围。对这些特征的基于光子的观点能够考虑到显着的量子算子，注意可观测值的量子不确定性限制。该分析支持对涡流束的材料相互作用具有重要意义的特征的持续存在，这可能表明适当定制实验设计的进一步范围。