来源:京师物理 发布时间:2019/1/9 14:38:19
选择字号:
PRL论文导读:2018年121卷25期

 

普通物理:统计与量子物理
 
责编:郭文安
 
利用方位规范势旋转原子量子气体
 
以及Hess-Fairbank效应的观测
 
Chen 等人通过操纵原子-光耦合展示了玻色-爱因斯坦凝聚态的人造方位规范势。这个规范势是通过绝热加载凝聚态到最低能量拉曼缀饰态形成无核涡旋态产生的。方位规范势可以起到有效的旋转作用并且可以通过拉曼耦合和失諧来进行调节。作者描述了缀饰态的自旋结构,与理论一致。最低能量的缀饰态是稳定的,具有4.5s的半原子数分数寿命。另外作者利用方位规范势演示了Hess-Fairbank效应,这个效应类比于超导中的迈斯纳效应。处于绝对基态的原子的准角动量为零,当合成的磁通量被调到超过临界值时,基态就转变为具有一个极核涡旋(polar-core vortex)。这可以作为通过裁剪原子-光相互作用产生拓扑激发的一个范例。实验中,处于|<F>|=1流形的两种不同的SO(3)涡旋都被得到。这两种涡旋分别是无核涡旋和极核涡旋。稳态哈密顿量中的规范场为研究原子超流体在热平衡下的旋转特性开辟了一条途径。(刘录)
 
Rotating Atomic Quantum Gases with Light-Induced Azimuthal Gauge Potentialsand the Observation of the Hess-Fairbank Effect
 
P. -K. Chen, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 250401 (2018)
 
 
 
线性光学和光子计数的多光子层析成像
 
从完全相同系统的系综中确定一个未知的量子态是量子科学中的一个基本,但实验上非常困难的任务。Banchi等人研究了充分描述包含固定光子数的任意多模态,或这些态的任意混合,所需的测量基的数量。作者证明这个任务可以只用线性光学和光子计数来完成,这产生了一套虽然非通用,但非常实用的投影测量方案。作者推导出所需的最小测量设置数,并通过数值计算表明这个下边界饱和于随机线性光学构型,比如相应的幺正变换为哈尔随机。此外,作者还证明,对于N个光子,任何幺正的2N设计都可以用来推导一个解析的态重建协议,尽管不是最优解。(刘录)
 
Multiphoton Tomography with Linear Optics and Photon Counting
 
Leonardo Banchi et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 250402 (2018)
 
 
 
利用量子淬火动力学发现拓扑
 
拓扑量子态的特征是非局域不变量。WeiSun等人提出了一种新的超冷原子系统的动力学方法来揭示它们的能带拓扑,并提供了坚实的证据来说明其在实验上的优势。在淬火二维(2D) Chern能带后,作者观察到在幺正演化过程中自旋动力学中会涌现出一个环状结构,该结构与淬火后能带的Chern数唯一对应。这个实验是在超冷87Rb气体中实现的,作者将一个处于平庸区域的参数淬火到拓扑区域。通过从一维环图中提取二维体拓扑,该方案具有简单、对微扰不敏感等优点。这种不敏感性使得高精度确定系统能带拓扑的全相图成为可能。(刘录)
 
Uncover Topology by Quantum Quench Dynamics
 
Wei Sun, Chang-Rui Yi et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 250403 (2018)
 
 
 
由任意子统计产生的非对称粒子
 
输运和光锥动力学
 
[编辑推荐语]在阿贝尔任意子非平衡动力学研究中,发现了空间非对称粒子输运,为检测任意子统计提供了一种新的方法。
 
Fangli Liu等人研究了一维系统中阿贝尔任意子的非平衡动力学;发现任意子统计和相互作用的相互影响会导致空间不对称的粒子输运,其具有一种新的动力学对称性,这种对称性依赖于任意子统计的角度和相互作用的符号。此外,作者还证明了任意子统计会导致量子信息的不对称扩散,其特征是超时序(out-of-time-ordered)关联子的不对称光锥。这种不对称动力学与传统费米子或玻色子的动力学形成了鲜明对比,后者的输运动力学和信息动力学都是空间对称的。作者进一步讨论了冷原子的实验, 在实验中可以通过最先进的技术观察到预测的现象。作者的研究结果为通过非平衡动力学对实验探测任意子统计铺平了道路。(刘录)
 
Asymmetric Particle Transport and Light-Cone Dynamics Induced by Anyonic Statistic
 
Fangli Liu, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 250404 (2018)
 
 
 
穿过混沌的绝热通道
 
Amit Dey等人研究了经典平均场框架下非线性受激拉曼绝热通道过程。依赖于相互作用的符号,相互作用不可积系统的绝热破坏与能量形貌(energy landscape)的分叉无关,而与准随机运动的涌现有关,它耗尽随后的准稳态。因此,更快的扫描速率,而不是参数的准静态变化,更有利于绝热。(崔石峰)
 
Adiabatic Passage through Chaos
 
Amit Dey, et al
 
Phys. Rev. Lett. 121, 250405 (2018)
 
 
 
利用小型量子器件的计算加速
 
[编辑推荐语]混合量子-经典计算的算法能够比经典计算机更快地解决基本的计算机科学问题。
 
假设有一台只有M个量子比特的小型量子计算机,如果问题的大小比M大得多,这样的设备真的能加速某些算法吗?Dunjko等人对这个问题给出肯定的回答。他们提出一个混合量子-经典算法来求解包含n(远大于M)个变量的3-满足(3-satisfiability)问题,大大加速了对应的完全经典算法。鉴于目前正在寻求建造小型量子计算机,这个问题可能是与其相关的。(崔石峰)
 
Computational Speedups Using Small Quantum Devices
 
Vedran Dunjko, et al
 
Phys. Rev. Lett. 121, 250501 (2018)
 
 
 
稳定切片:低密度奇偶校验
 
稳定器代码中的相干误差消除
 
相干误差是许多量子计算结构中的主要噪声过程。不同于随机误差,这些误差可以结构性地结合在一起,并且发展成非常有害的过转(overrotation)。为了防止这个问题,Debroy等人引入了一种简单的技术来抑制低密度奇偶校验稳定码中的系统相干误差,他们称之为稳定器切片。其基本思想是将低分量稳定器切片成两个等权重Pauli算子,然后通过向相反方向旋转来应用它们,使得它们的过转在逻辑子空间上干涉相消。通过三体哈密顿量产生的原生门,可以完全消除相干过转误差,对于0.99幺正的过转噪声,他们可以将曲面17的逻辑误差率提高135倍。对于更常见的两体离子阱门,他们观察到Bacon Shor-13提高了89倍,其纯相干误差应在短期容错实验中测试。第二种方案利用了准备好的规范自由度,并且据他们所知,这是第一个例子,其规范的状态直接影响代码存储器的鲁棒性。本文证明了在有效利用相干性的情况下,在某些编码和门实现中,相干噪声比随机噪声更好。(崔石峰)
 
Stabilizer Slicing: Coherent Error Cancellations in Low-Density Parity-Check Stabilizer Codes
 
Dripto M. Debroy, et al
 
Phys. Rev. Lett. 121, 250502 (2018)
 
 
 
利用双光子干涉突破瑞利极限
 
多参数估计理论为探索超过瑞利极限的成像技术提供了一个普遍的框架。虽然表征复合光源的单个参数的最佳测量现在已经被很好的理解,但是同时确定多个参数带来了更大的挑战,通常需要实施集体测量。这里,Micha? Parniak等人从理论和实验上表明,Hong-Ou-Mandel干涉以及光子的空间分辨检测提供了一对点发射器的分离和质心的精确信息,避免了单光子测量固有的折衷。(崔石峰)
 
Beating the Ray leigh Limit Using Two-Photon Interference
 
Micha? Parniak, et al
 
Phys. Rev. Lett. 121, 250503 (2018)
 
 
 
二分量子相互作用容量的根本极限
 
二分量子相互作用在量子物理学的许多不同领域都有应用,从诸如量子热力学和量子测量理论的基础领域延伸到诸如量子计算机、量子密钥分配和其他信息处理协议等其他应用。研究二分相互作用的一个特殊方面涉及从这种相互作用中产生的纠缠。在本文中,Bäuml等人介绍了他们关于二分量子协议的两个基本组成部分的工作:通过二分量子相互作用产生最大纠缠态和密钥。特别是他们提供了在正定-部分-转置-辅助的二分量子相互作用量子容量的非平庸、有效可计算的上界。此外,他们还给出了由局域操作和经典通信辅助的二体量子相互作用的密钥协商容量的上界。作为应用,他们介绍一种用于读出数字存储设备的加密协议,它可以安全地防范被动窃听。(崔石峰)
 
Fundamental Limits on the Capacities of Bipartite Quantum Interactions
 
Stefan Bäuml, et al
 
Phys. Rev. Lett. 121, 250504 (2018)
 
 
 
参数下转换最佳纠缠光子对的
 
12光子纠缠和可扩展散射玻色子采样
 
纠缠光子源是可扩展光子量子技术的基本组成部分,它具有近单元性、高效性和不可分辨性。Han-Sen Zhong等人利用超快脉冲激光泵浦自发参量下转换(SPDC)技术设计并实现了一个简并的长途通信波长纠缠光子源,在无窄带滤波的情况下,它同时显示出97%的预测效率和96%的独立单光子之间的不可分辨性。这种类似光束和频率不相关的SPDC源允许产生态保真度为0.572 (误差为0.024)的第一个12光子的真正纠缠。他们进一步展示可扩展散射玻色子抽样的蓝图,它使用12个SPDC源和12×12模干涉仪对三玻色子、四玻色子和五玻色子进行抽样,其计数率比以往所有SPDC实验都高出4个数量级。(崔石峰)
 
12-Photon Entanglement and Scalable Scattershot Boson Sampling with Optimal
 
Entangled-Photon Pairs from Parametric Down-Conversion
 
Han-Sen Zhong, et al
 
Phys. Rev. Lett. 121, 250505 (2018)
 
 
 
贝尔态测量的抗噪声设备独立认证
 
与设备无关的认证是指在不参考其他设备的内部描述的情况下对设备进行表征。它是一种值得信赖的认证方法,不需要对根本的希尔伯特空间维度和校准方法进行假设。作者展示了它如何用于量化贝尔态测量的质量,无论是确定性的,部分的还是概率性的。认证具有抗噪能力,为现有实验中贝尔态测量的设备独立自测试开辟了道路。(朱文静)
 
Noise-Resistant Device-Independent Certification of Bell State Measurements
 
J. Bancal, N. Sangouard, P. Sekatski
 
Phys. Rev. Lett. 121, 250506 (2018)
 
 
 
量子网络中的自测纠缠测量
 
自我测试是指仅基于观察到的统计数据来表征未知量子设备的可能性。在这里,作者开发了自测纠缠量子测量(量子网络的关键元素)的方法。该方法基于一个自然的假设,即网络中分离的物理源应被视为独立的。这提供了证明纠缠测量问题的公式。考虑到纠缠交换的设置,作者得出了贝尔态测量的撸棒自测试,容忍噪声水平低达~5%。作者还讨论了对其他纠缠测量的推广。(朱文静)
 
Self-Testing Entangled Measurements in Quantum Networks
 
M. Renou, J. Kaniewski, N. Brunner
 
Phys. Rev. Lett. 121, 250507 (2018)
 
 
 
淬火动力学中的拓扑纠缠谱交叉
 
作者揭示了d=1维上所有Altland-Zirnbauer类的淬火动力学的稳定(d + 1)维拓扑结构,并且提出从纠缠谱的时间演化中检测这种动力学拓扑。关注BDI和D类系统,作者发现不同对称性性保护拓扑相之间的量子猝火的单粒子纠缠谱中的交叉点。纠缠谱交叉显示对于对称性不受保护的无序是稳定的,并忠实地反映Z(BDI类)和Z2(D类)拓扑特征。作为副产品,作者揭示了横场Ising模型的淬火动力学中多体纠缠谱中暂时涌现的全局简并的拓扑起源。这些发现可以通过测量量子多体态尖端断层扫描技术在超冷原子和受陷离子中进行实验测试。作者的工作为系统地理解拓扑在淬火动力学中的作用铺平了道路。(朱文静)
 
Topological Entanglement-Spectrum Crossing in Quench Dynamics
 
Zongping Gong and Masahito Ueda
 
Phys. Rev. Lett. 121, 250601 (2018)
 
 
 
经典多体系统中蝴蝶效应的温度依赖性
 
Bilitewski等人研究了由kagome晶格上相互作用自旋所组成的经典多体系统的混沌动力学。他们通过由适当的超时序换向器(out-of-time-orderedcommutator)所捕获的蝴蝶效应来描绘多体混沌的特征。由于自旋液相的出现,混沌动力学一直延伸到零温。他们确定了蝴蝶效应的两个互补方面的温度依赖性: Lyapunov指数μ和蝴蝶速度vb以及它们与通常自旋动力学中测量的自旋扩散常数D、自旋自关联时间τ之间的相互关系。作者发现它们都在低温下表现出幂律行为,与标度形式D∼vb2/μ以及τ-1∼T一致。μ~T-0.48的消失在参数上比相应的量子界限μ~T慢,引发了关于这种自旋系统的半经典极限的有趣问题。(刘玉海)
 
Temperature Dependence of the Butterfly Effect in a Classical Many-Body System
 
Thomas Bilitewski et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 250602 (2018)
 
 
引力与天体物理
 
导读:郭敏勇;责编:高思杰
 
从散射振幅到
 
后闵可夫斯基展开中的经典势
 
文章中,作者结合有效场论和广义幺正性中的工具,为相互作用无自旋粒子构建了在壳的散射振幅与经典势能之间的映射。对于广义相对论,他们得到了双黑洞系统在二阶引力常数上和在所有阶速度上的经典势的解析表达式。他们的结果与所有已知的结果匹配,直至第四次后牛顿阶数,并提供了对后面高阶计算的一个简单的检查。在构造上,这些方法应该能推广到微扰理论中的更高阶。
 
From Scattering Amplitudes to Classical Potentials in the Post-Minkowskian Expansion
 
C. Cheung, I. Rothstein, M. Solon
 
Phys. Rev. Lett. 121, 251101 (2018)
 
 
 
从地面上扩展LISA的视野
 
激光干涉仪空间天线(LISA)引力波(GW)天文台会在探测恒星质量范围内双黑洞(BBHs)合并的能力方面受到限制。同时,未来的地基探测器网络将在LISA发射日期实现探测到所有在>O(10)GPc3体积内的合并的灵敏度。作者提出了一种方法,使用来自地面的信息来重新访问LISA数据以搜索亚阈值的事件。通过丢弃与地基型目录不重叠的虚假触发器,他们证明了LISA中采用的信噪比阈值ρLISA可以显著降低,大大提高了检测率。该方法的效率主要取决于阈值降低时的虚警增加率和LISA事件参数估计的不确定性。作为一个例子,他们证明了当采用标准为ρLISA= 8阈值时,所有当前的LIGO 双黑洞合并检测都不会被LISA的检测发现,这种方法将允许我们在LISA中轻松(有可能)检测类似于GW150914(GW170814)的事件。总的来说,在保守(乐观)假设下,他们估计LISA检测到的恒星质量双黑洞合并合并的总速率可以提高到~4(?8)倍。在频率大大增加的杠杆臂的显著帮助下,这将使使用多波段GW观测的新检测成为可能。
 
Expanding the LISA Horizon from the Ground
 
Kaze W. K. Wong, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 251102 (2018)
 
 
 
有质量引力理论中的引力波:
 
极端质量比合并下的波形、流和约束
 
引力子是无质量的吗?作者在平直空间通过线性化计算,在现象学水平上使用改进的引力波色散关系回答了这个问题。在这里,他们对一个小粒子落入大质量非自转黑洞时产生的引力波形进行了详细分析。作者称,他们的结果应该也可以描述黑洞的引力坍缩和超新星等爆炸事件。在有质量引力子理论和屏蔽和理论下,使用低频探测器,合并远离1 Gpc的物体或在附近星系中坍缩的恒星可用于将引力子的质量约束为小于~10-23 eV。他们的研究结果表明,双黑洞系统不存在偶极引力波,这可能会被用来完全排除这些理论。
 
Gravitational Waves in Massive Gravity Theories: Waveforms, Fluxes, and Constraints from Extreme-Mass-Ratio Mergers
 
V. Cardoso, G. Castro, A. Maselli
 
Phys. Rev. Lett. 121, 251103 (2018)
 
 
 
利用AMS质子和氦数据检测宇宙中
 
宇宙射线的扩散
 
经过六年在太空的持续观测,阿尔法磁谱仪实验发布了宇宙射线中质子和氦流随时间演变的新数据。这些数据表明,在相同的刚度值R = p / Z(动量/电荷比)下,质子和氦通量之间的比率在R?3GV时不是恒定的。特别地,发现该比率在太阳活动周期的下降阶段稳定地减小到下一个最小值。他们证明这种行为是日光层中宇宙射线扩散有β×λ(R)依赖性的显著特征,其中β是它们的无量纲速度,λ(R)是它们的平均自由程,是对所有原子核描述刚性的通用函数。在低刚性颗粒的时间依赖性调制中,这种依赖性导致独特的电荷或质量依赖效应。
 
Testing Diffusion of Cosmic Rays in the Heliosphere with Proton and Helium Data from AMS
 
N. Tomassetti, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 251104 (2018)
 
 
 
广义相对论的有效场论推广中的黑洞
 
有效场论的方法表明,广义相对论的一些相当一般的推广包括或者类似的某些高阶曲率修正,其中耦合常数预期很小但是随意的。因此,通过引力波观测以系统的方式检验引力基本性质的诱人前景自然而然地出现了。在文章里,作者在这样的框架中构造黑洞解并研究它们的主要性质。一旦包含转动,他们找到了第一个没有Z2对称性的几何的纯引力例子。尽管存在高阶算子,他们证明了这种几何的线性波动服从二阶微分方程。他们发现了非零的潮汐Love数字,并研究和计算了这种几何的准正模式。这些结果对引力波科学很有意义,也可能与银河系中心或X射线双星的电磁观测有关。
 
Black Holes in an Effective Field Theory Extension of General Relativity
 
Vitor Cardoso, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 251105 (2018)
 
 
 
用局域气泡中未被发现的脉冲星解释
 
局域高能宇宙射线全电子谱
 
宇宙射线电子和正电子是星际介质(ISM)中粒子传播的示踪剂。最近使用高能立体系统做的测量将全电子(电子+正电子)光谱扩展到20 TeV,由于这些粒子的冷却时间约为10 kyr,因此可以探测非常局域的来源和输运。另一个关键的局域测量,是最近使用高空水切伦科夫天文台进行的对双子座伽马射线源周围的ISM扩散系数的估计。推断的扩散系数远低于通常假设的值。有人认为,如果这个扩散系数代表了局域的ISM,脉冲星不能解释在地球测量的等电子谱。在这里,如果距离地球30-80pc存在一个目前未被发现的降速功率为~1033-34erg/s的脉冲星,他们表明局域ISM中的低扩散系数与脉冲星风星云中能量最高的电子的起源相容。这种脉冲星的存在与已知的数量大致一致,并且有可能在未来的研究中被发现。
 
Undiscovered Pulsar in the Local Bubble as an Explanation of the Local High Energy Cosmic Ray All-Electron Spectrum
 
R. López-Coto, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 251106 (2018)
 
 
 
CPT对称性宇宙
 
作者提出宇宙的状态不会自发地违反电荷、奇偶性、时间反转(CPT)。相反,大爆炸之后的宇宙是爆炸之前的宇宙的CPT图像,无论是经典的还是量子的。爆炸前后包含宇宙反宇宙对,从无到有直接进入一个热的,辐射主导的时代。CPT对称性在这样的时空上选择了一个独特的QFT真空态,提供了一个新的对宇宙学重子不对称性的解释,以及对宇宙学暗物质的非常合算的解释。只需要粒子物理标准的三代模型(带右手征中微子),Z2对称性足以使右手征中微子保持稳定。他们从第一原理计算了丰度:如果与观察到的暗物质密度相匹配,则要求其质量为4.8×108GeV。其它几个可测试的预测如下:(1) 三个轻中微子是Majorana粒子,允许中微子双β衰变; (2) 最轻的中微子是无质量的; (3) 没有原初长波引力波。他们提到了强CP问题和时间箭头的联系。
 
CPT-Symmetric Universe
 
L. Boyle, K. Finn, N. Turok
 
Phys. Rev. Lett. 121, 251301 (2018)
 
 
基本粒子与场论
 
责编:晁伟、刘晓辉
 
双曲暴涨
 
作者提出了一种场空间是双曲面的宇宙学暴涨模型。该模型中,涨子从不缓慢滚动,取而代之的是通过向心力在势的底部轨道运动。虽然在暴涨过程中初始速度会红移掉,然而在负弯曲空间角动量很自然地开始指数化变大并且一直都会相关。量子涨落产生的扰动是绝热并且近似标度不变的;令人震惊的是,在一定参数空间,在穿越视界时候,扰动可以翻倍指数化增长。
 
Hyperbolic Inflation
 
Adam R. Brown
 
Phys. Rev. Lett. 121, 251601 (2018)
 
 
 
边界量子场论外尔反常诱导的流
 
作者证实当外磁场与边界平行时,外尔反常会在边界附近诱导一种新的反常流。这种诱导的流本质上是一种磁化流:在边界的虚电荷的运动导致了真空不均匀的磁化,因此是一种磁化流。与之前研究的其他反常流现象,比如手征磁化效应或者手征涡流效应,不同的是,该诱导流能在真空中出现而并不依赖材料系统的存在。与卡希米亚效应类似,作者所发现的效应是由真空量子涨落的边界效应所导致的。然而,这种诱导流是纯量子力学的,并没有经典的极限。作者简单讨论了该诱导流如何能在实验中观察到。
 
Weyl Anomaly Induced Current in Boundary Quantum Field Theories
 
Chong-Sun Chu and Rong-Xin Miao
 
Phys. Rev. Lett. 121, 251602 (2018)
 
 
 
Holevo信息区分黑洞的微观态
 
作者使用带有大的中心电荷c的二维共形场论(CFT)的Holevo信息去区分基础热态的微观态。全息地来说,热态的CFT微观态与反de Sitter空间的黑洞微观态几何对偶。最近发现全息Holevo信息在长间隔与短间隔区域都呈现高平原稳定行为。这意味着,黑洞微观态是无法通过测量小区域来分辨的热态,但当区域的大小与系统相匹配时,可以完美区分。在本文中,作者证明了加入了正则系综或者微正则系综的热态里共形场的真空和非真空共形族的1/c修正后,高平原会被抬升。本文的结果暗示着之前提到的黑洞微观态几何的可区分与不可区分性会被量子引力的牛顿常数高阶修正破坏。
 
Distinguishing Black Hole Microstates using Holevo Information
 
Wu-zhong Guo, et. al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 251603 (2018)
 
 
 
Ising网络的对偶
 
本作者研究了平面Ising网络与正定正交Grassmannian元胞之间的等效。作者基于混合(amalgamation)构建了一个微观结构从而建立了任意平面Ising网络的对应。该等效性允许作者引入两种计算Ising网络关联的递归方法。第一种是建立在对偶运动之上,生成属于Grassmannian中同样元胞的网络。这种方法到处分形格点,在格点上的递归公式会准确地变成有效耦合的重整化群方程。对于另一种方法,作者用了一种混合,在该混合中每一次遍历会使得种子格点大小翻倍。该方法引导出一种计算复杂度随自旋格子数成指数标度的关联的有效方法。
 
Dualities for Ising Networks
 
Yu-tin Huang et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 251604 (2018)
 
 
 
测量Λc+的半轻子
 
单举衰变的绝对分支比
 
本文使用双标记方法测量了Λc+的半轻子单举衰变的绝对分支比。作者得到的分支比为B ( Λ+c → Xe+ νe ) = ( 3.95 ± 0.34 ± 0.09 ) %,这里第一个是统计误差第二个为系统误差。通过已知的Λc+的寿命和非奇异粲夸克介子(D0和 D+)的电平均半轻子衰变宽度,作者得到了单举轻子衰变宽度的比为Γ( Λ+c → X e+ νe ) / Γ( D → X e+ νe ) = 1.26 ± 0.12 。
 
Measurement of the Absolute Branching Fraction of the Inclusive Semileptonic Λc+ Decay
 
M. Ablikim et al.
 
(BESIII Collaboration)
 
Phys. Rev. Lett. 121, 251801 (2018)
 
 
 
HFIRPROSPECT
 
首次搜索短基线中微子震荡
 
本文报道了首个高束流同位素反应堆(High FluxIsotope Reactor)中的235U裂变产生的反中微子的观测结果。PROSPECT全称为the Precision Reactor Oscillationand Spectrum Experiment,由4吨掺6Li液体闪烁探测器构成,从反应堆到探测器的基线距离为7-9米,并在少于同1m水等价的负载运行。反应堆运行在85MW, 经过33活跃天,实验采集了25461 ± 283个逆beta衰变数据。本文对作为基线距离函数的逆beta衰变的直接能量谱做了模型无关的分析,分析在95%置信度限制了之前允许的惰性中微子震荡的大部分参数空间,并在2.2个标准差的置信度否决了之前反应堆反中微子异常的最佳拟合结果。
 
First Search for Short-Baseline Neutrino Oscillations at HFIR with PROSPECT
 
J. Ashenfelter et al.
 
(PROSPECT Collaboration)
 
Phys. Rev. Lett. 121, 251802 (2018)
 
 
原子核物理
 
责编:耿立升
 
双幻核132Sn增强的四极和八极强度
 
利用欧洲核子中心不久前服役的HIE-ISOLDE加速器以及高效率MINIBALL阵列,通过安全的库伦激发,Rosiak等人布居了双幻核132Sn的第一2+和3-态。通过加速132Sn离子束(132Sn31+)到5.49MeV每核子并入射到206Pb靶上,符合测量了散射粒子和靶粒子以及入射粒子的低激发态退激发产生的γ射线。约化跃迁强度则通过132Sn的0g.s.+→21+,0g.s.+→31-和21+→31-跃迁确定。这些低激发态的实验结果为包括大尺度壳模型,蒙特卡罗壳模型,非相对论和相对论随机相位近似在内的理论关于跨壳层组态的确定提供了至关重要的信息。此次实验验证了关于132Sn中存在局部增强的E2跃迁(B(E2; 0g.s.+→21+))的理论预言。所展示的实验结果和理论分析可以被认为是关于132Sn具有球形(结构)和双幻核属性的首次直接验证。(肖杨)
 
Enhanced Quadrupole and Octupole Strength in Doubly Magic 132Sn
 
D. Rosiak et al.
 
(MINIBALL and HIE-ISOLDE Collaborations)
 
Phys. Rev. Lett. 121, 252501 (2018)
 
 
原子、分子与光学
 
导读:宋新秀;责编:张文凯
 
利用腔中的光-物质耦合
 
研究集体Jahn-Teller相互作用
 
本文从理论上和实时量子动力学角度研究了耦合腔模的分子系综的超快非辐射弛豫问题。在单分子与腔模耦合强度相等的情况下,作者发现从上极化态到下极化子态的非辐射弛豫速率强烈地取决于耦合分子的数量。另外,明暗极性状态之间的耦合构成了(伪)Jahn-Teller相互作用的特殊情况,这涉及到系综中分子的内部坐标集体置换,并且一阶振动耦合的强度完全取决于分子电子态之间能隙的梯度。对于N> 2的分子,两个光学活性极化子之间的N-1光-物质暗态具有真正的集体锥形交叉点,其位置则取决于系综中每个分子的内部原子坐标,并将导致上极化的超快非辐射衰变。
 
Collective Jahn-Teller Interactions through Light-Matter Coupling in a Cavity
 
Oriol Vendrell
 
Phys. Rev. Lett. 121, 253001 (2018)
 
 
 
 
具有混沌光谱的离子235U
 
跃迁的共振电子桥激发
 
235U中76 eV同核异构体的电子桥激发,在U7+离子中可被显著增强,这有可能激发该核的激光。这是因为电子谱在核过渡能量附近具有很高的密度,从而保证了共振条件的满足。本文提出了一种基于多体量子混沌的量子统计理论,以证明电子因子的典型值使235U7+中电子桥概率提高了许多个数量级。作者还考虑了中性铀的内部转化,来提取核骨架元素。最终的电子桥速率与目前精密光谱中使用的Yb+八极跃迁速率相当。
 
Resonant Electronic-Bridge Excitation of the 235U Nuclear Transition in Ions with Chaotic Spectra
 
J. C. Berengut
 
Phys. Rev. Lett. 121, 253002 (2018)
 
 
 
 
两个载波频率ω在相互正交的
 
方向上线性极化的重叠激光脉冲的
 
光电子圆二色谱
 
借助于类-甲烷手性系统模型,本文在理论上证明了通过载波频率ω和2ω的两个重叠激光脉冲的单个实验就可获得光电子圆二色谱(PECD)的可能性,这两个频率在两个相互正交的方向上线性极化。根据相对相位,由此产生的电场可以被调成沿着ω脉冲的极化在上下半球中拥有两个不同的旋转方向。作者还预测随机取向样品的光电子发射具有很强的前向-后向不对称性,即在上下半球中具有相反的符号。所预测的PECD效应对相位和对映体敏感,为这种基本现象提供了新的见解。另外,这种效应可以通过改变脉冲的相对强度来进行优化。
 
Photoelectron Circular Dichroism with Two Overlapping Laser Pulses of Carrier Frequencies ω and 2ω Linearly Polarized in Two Mutually Orthogonal Directions
 
Philipp V. Demekhin, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 253201 (2018)
 
 
 
相对论激光-物质相互作用的
 
半相对论薛定谔方程
 
利用所谓的传播计和相对论质量修正,本文推导出了光和物质相互作用的半相对论公式。作者证明了超强激光场引起的相对论效应在很大程度上可以用薛定谔方程来解释,只要用相应的时间依赖的场修饰质量来代替传播计哈密顿量中的剩余质量。该半相对论方法的有效性,可在数值上用暴露于强烈的极紫外激光脉冲的氢原子来检测,该激光脉冲的强度足以加速电子到相对论速度。结果表明,尽管从普通(非相对论)薛定谔方程得到的结果通常不同于狄拉克方程的结果,这说明其相对论效应是显著的,而使用半相对论公式的结果与完全相对论处理的结果在定量上非常一致。
 
Semirelativistic Schrödinger Equation for Relativistic Laser-Matter Interactions
 
Tor Kjellsson Lindblom, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 253202 (2018)
 
 
 
利用阿秒光电子干涉法测定电离时间
 
原子和分子的激光诱导电子隧穿电离,在阿秒领域里成为广泛有趣的强场现象的触发器。了解电子隧穿电离的时间,对实现阿秒计量的最终精度至关重要。本文提出了一种新型的阿秒光电子干涉仪,它是基于直接和近前向重散射电子波包干涉,用于确定表征隧穿过程的时间信息。加入与强基波场正交的弱扰动可以对直接和近前重散射电子波包的相位进行修正,从而导致了干涉图在光电子动量分布中的位移。通过分析干涉图对该扰动的响应,作者精确地得到了电离时间的实部,即电子离开势垒的瞬间,以及相关的再散射时间。此外,电离时间的虚部也被解释为势垒下与电子运动相关的量,这一点得到了明确的确定。
 
Determination of the Ionization Time Using Attosecond Photoelectron Interferometry
 
Jia Tan, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 253203 (2018)
 
 
 
在自旋解耦魔阱中扩展
 
相互作用极性分子的旋转相干性
 
极性分子中旋转态的叠加会引起强烈的长程偶极相互作用。在此,作者将光阱中极性23Na40K分子的稀薄气体中的旋转相干性延长了近1个数量级至8.7(6)ms;并证明了自旋去耦魔阱,它取消了一阶并减少了二阶差光频移。后者可通过直流电场实现,该直流电场解耦核自旋、旋转和捕获光场。最后,作者观察到密度相关的相干时间,这可以通过大量气体中的偶极相互作用来解释。
 
Extending Rotational Coherence of Interacting Polar Molecules in a Spin-Decoupled Magic Trap
 
Frauke Seeßelberg, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 253401 (2018)
 
 
 
玻色-费米混合物中诱导的p波配对
 
由诱导相互作用所引起的库柏配对代表了本文描述费米超流性的一个范例。在这里,作者提出了一个强耦合理论,用于描述沉浸在玻色-爱因斯坦凝聚中的自旋极化费米子之间的p波配对的临界温度。费米子通过凝聚物中声子的交换相互作用,作者的自洽理论考虑了由此产生的诱导相互作用的全频率和动量依赖性。文中作者还证明了阻滞和自能效应对于获得临界温度的可靠值都非常重要。着眼于实验相关系统,本文对玻色子-玻色子和玻色子-费米子之间的相互作用强度及其质量的变化都进行了系统分析,从而确定了最适合实现p波超流体的系统。文章研究结果表明,这样一种超流体在实验上确实是可以用轻玻色子与重费米子混合而得到。
 
Induced p-Wave Pairing in Bose-Fermi Mixtures
 
Jami J. Kinnunen, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 253402 (2018)
 
 
 
相互作用可调的玻色子分数量子霍尔
 
相位:从Laughlin液体到分数维格纳晶体
 
可实现物质拓扑相位的高度可调平台正从原子和光子系统中呈现,并为设计粒子之间相互作用提供了应用前景。除了在不同的分数量子霍尔相之间的竞争中起重要作用之外,势的形状还可以触发向对称破缺相的过渡,或者甚至向拓扑和对称破缺序并存的相过度。在这里,作为两体相互作用的调整,本文探讨了最低朗道能级在半填充状态下的相互作用的玻色子模型在两体相互作用调谐情况下的相图。除了众所周知的Laughlin液体、维格纳晶体、条纹和气泡相之外,作者还发现了一个新相存在的证据,该相在每个晶体位点分数填充时呈现晶体序。当成对的玻色子以相对角动量4?强烈地相互排斥时,Laughlin液体过渡到该相。作者还证明了这种相互作用可以通过将基态冷原子与多个不同宇称的里德堡态进行结合来实现。
 
Fractional Quantum Hall Phases of Bosons with Tunable Interactions: Fromthe Laughlin Liquid to a Fractional Wigner Crystal
 
Tobias Graß, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 253403 (2018)
 
 
 
悬浮式光机械中的进动运动
 
[编辑推荐语]除了平移、旋转和章动之外,实验上首次证明了悬浮纳米粒子的进动运动。
 
本文实验研究了非球形悬浮纳米粒子在真空中的动力学。除了平移和旋转运动之外,作者还观察到光扭矩引起的进动和束缚粒子的章动。文中提供了一个理论模型,作者进行了数值模拟并从中推导出了运动频率的近似表达式。结果表明,这些模拟和近似表达式都与实验十分吻合。最后,作者测量的扭矩为1.9±0.5×10-23 Nm在1×10-1mbar,预测的扭矩灵敏度在1×10-7mbar为3.6±1.1×10-31 Nm/√Hz。
 
Precession Motion in Levitated Optomechanics
 
Muddassar Rashid, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 253601 (2018)
 
 
 
强相互作用费米气体中竞争性的
 
吸引和排斥短程关联的时间分辨观察
 
[编辑推荐语]冷原子实验学家正在接近著名的Stoner铁磁模型。
 
作者利用时间分辨泵浦探针光谱技术研究了超冷双组分费米气体的非平衡动力学,选择性地淬灭到沿着宽Feshbach共振的上分支的强排斥。对临界相互作用,作者发现排斥性费米子之间的短程反关联的快速增长克服了并发配对过程。在更长的演化时间,这两种竞争机制似乎在宏观上共存于费米子和配对的短程关联状态,这是迄今为止无法预料的。该工作为排斥的费米气体的命运提供了基本的见解,并为探索费米子物质的复杂动态过程提供了新的视角。
 
Time-Resolved Observation of Competing Attractive and Repulsive Short-Range Correlations in Strongly Interacting Fermi Gases
 
A. Amico, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 253602 (2018)
 
 
 
光学微阱中冷原子超强自旋耦合的观察
 
作者通过将独立中性原子的自旋耦合到光阱势中的量子化运动来实现了Dicke模型的机械模拟。原子自旋状态起到了Dicke模型中原子系综的电子态的作用,并且原子的阱内运动态对应于电磁场模式的状态。自旋和运动之间的耦合由俘获光场的固有极化梯度引起,这导致空间变化的矢量光移位。作者通过实验证明该系统达到了超强耦合状态,即获得的耦合强度是阱频率的重要部分。此外,借助额外的光场,作者实现了耦合强度的原位调谐。除了基础研究的意义之外,证明了光学捕获的冷原子物理学与Dicke模型之间的一对一映射为实现利用极端耦合强度的协议和应用铺平了道路。
 
Observation of Ultrastrong Spin-Motion Coupling for Cold Atoms in Optical Microtraps
 
A. Dareau, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 253603 (2018)
 
 
非线性动力学和流体力学
 
责编:兰岳恒
 
混合等离子体-光子系统中
 
连续体束缚态的形成
 
连续体(BIC)中的束缚态是具有辐射通道开放结构的局域态。然而在理论上,它仍然限制在无限长寿命和大品质因子的情况。在没有损耗的介电系统中,已经有这种异常状态很多可能的实现。然而,在诸如等离子体激元的有损系统中实现BIC仍然是一个挑战。在这篇论文中,我们探索了在混合等离子体 - 光子结构中实现BIC的可能性,该结构由耦合到具有发散辐射品质因子介质光波导的等离子体光栅组成。等离子体 - 光子系统支持两组不同的BIC:Γ点处的对称保护BICs和远离Γ点的 Friedrich-Wintgen BICs。光子波导模与光栅间隙等离子激元具有强耦合,导致能级免交叉行为,该行为具有高值150meV的拉比分裂。此外,我们发现强耦合显著地改变了混合系统的能带图,揭示在远离Γ宽角跨度上支撑光停止的可能。(王诗旖)
 
Formation of Bound States in the Continuum in Hybrid Plasmonic-Photonic Systems
 
Shaimaa I. Azzam, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 253901 (2018)
 
 
 
单等离子体纳米天线
 
声远场高超声速表面波检测
 
小金属粒子的光学特性能够跨越多种亚衍射局部现象和宏观光学元件之间的鸿沟。金纳米粒子的机械振动与电子集体振荡引起的光学响应之间的光机械耦合使得单个金属纳米天线的发射和表面声波(SAWs)的检测成为可能。Rodrigo Berte等人采用两个金纳米粒子,一个作为源,另一个作为SAWs的受体,即使这些天线间隔的距离在数量级上大于振动的特征亚纳米位移,作者探讨了发射源相干机械模阻尼引起的SAWs的频率成分、波速和振幅衰减。双色泵浦探针实验和数值计算揭示了发射的SAWs的特征瑞利波行为, 并且表明SAWs引起的受体天线光学调制允许准确探测源频率,即使当源和受体的本征模失谐。(王诗旖)
 
Acoustic Far-Field Hypersonic Surface Wave Detection with Single Plasmonic Nanoantennas
 
Rodrigo Berte, et al
 
Phys. Rev. Lett. 121, 253902 (2018)
 
 
 
折纸中的变换动力学
 
一个具有特定折痕图案的纸可以折叠成许多不同于扁平未折叠的结构,实现形状和功能上的有效转换。这使得折纸工程成为制造变形机器的有望之法,但是预测和控制这种转换是困难的,因为折纸系统在平面展开状态下的基本动力学还不是很清楚。使用Miura启发的机制,Chang Liu等人找到并验证了一个模型,以预测机械折纸系统中的位形切换。该模型结合了Miura机制中由材料柔软性引入的隐藏自由度。作者对这种假关节进行了静态和动态特性分析,以识别其集总刚度和惯性,并用它来建立新的动力学模型。该模型可通过平衡系统的动能和势能来预测折纸机制将止于何种构型。可以应用此模型来设计具有17种不同构型的分支折纸结构,它由单个致动器控制,可展示这些构型可由定制的动态输入可靠切换。鉴于折纸几乎可以复制任何形状,希望这个框架适用于任意结构和机制的转换。(王诗旖)
 
Transformation Dynamics in Origami
 
Chang Liu & Samuel M. Felton
 
Phys. Rev.Lett. 121, 254101 (2018)
 
 
 
粘性对惯性液滴形成的影响
 
像水一样低粘度液滴的破裂是普遍存在的现象。理论预测,在无粘性极限中,人们会观察到有限时间奇点,从而产生一个普遍幂律,对于给定密度和表面张力具有普适的前因子。这种普适性已被建议作为确定短时间尺度动态表面张力的有力工具。Deblais等人结合高分辨率的实验和模拟表明这种普适性在实践中是不可观测的:与以往的研究相比,作者发现流体和系统参数确实起作用;值得注意的是,少量的粘度足以显著改变破碎动力学。(王诗旖)
 
Viscous Effects on Inertial Drop Formation
 
A. Deblais, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 254501 (2018)
 
 
 
带电沉积粒子的稳定构型
 
真空中带电粒子的定性行为由Earnshaw定理给出,它告诉我们在真空中没有稳定的带电粒子结构,可以保持对微扰渐近稳定。在粘性流体中,沉积不带电粒子的固定构型实例已知,但它们不稳定或中性稳定-它们不是吸引子。在这篇论文中,通过实例表明,沉积在流体中的两个带电粒子,对于电荷,半径和密度等参数很大范围内的扰动具有渐近稳定的构型。这种“束缚态”的存在从基本观点来看非常重要,并且对于各种生物、医学和工业环境中的稀薄带电粒子系统来说可能具有重要意义。(王诗旖)
 
Stable Configurations of Charged Sedimenting Particles
 
C. Trombley & M. Ekiel-Je?ewska
 
Phys. Rev. Lett. 121, 254502 (2018)
 
 
等离子体与束物理
 
责编:陈少永
 
关联电子动态结构因子的
 
Ab initio路径积分蒙特卡罗结果:
 
从电子流体到温稠密物质
 
电子在极端密度和温度下的准确描述对于理解天体物理中的研究对象和惯性约束聚变至关重要。文中动态结构因子S(q,ω)是一个关键量,因为它在X射线汤姆逊散射实验中可以被直接测量,并且主导着像动态电导率这样的输运特性。Dornheim等人基于动态局域场修正G(q,ω)的随机抽样,通过进行广泛路径积分蒙特卡洛模拟和开发一种所需的解析延拓的新方法,首次给出了S(q,ω)的Abinitio结果。此外,研究还发现,所谓的静态近似,为在大部分温稠密物质体系中获得高质量S(q,ω)数据提供了较大可能性。(阳青程,牟茂淋)
 
Ab initio Path Integral Monte Carlo Results for the Dynamic Structure Factor of Correlated Electrons: From the Electron Liquid to Warm Dense Matter
 
T. Dornheim, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 255001 (2018)
 
 
 
千赫兹飞秒激光脉冲辐照下球形膨胀
 
等离子体中的自组织Kilotesla磁管阵列
 
Shiyi Zhou等人利用毫焦千赫兹飞秒激光脉冲辐照预成型的球形膨胀等离子体(由强度为1×1014W /cm2的预脉冲驱动),通过时间分辨磁光偏振旋转测量,观察到快速电子介导的丝状结构和伴随的2000T自组织磁管阵列。研究发现,这些周期性的丝状结构主要来源于从球形等离子体内部致密区域喷射出的高能电子流,这将在2ps内引起膨胀等离子体中的电子Weibel不稳定性和磁场组织及放大。这些结果为利用一个更小、更可靠的实验平台研究强磁场的放大和伽马射线爆发的辐射特征开辟了新的途径。(秦晨,牟茂淋)
 
Self-OrganizedKilotesla Magnetic-Tube Array in an Expanding Spherical Plasma Irradiatedby kHz Femtosecond Laser Pulses
 
Shiyi Zhou, et al
 
Phys.Rev. Lett. 121, 255002 (2018)
 
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.255002
 
 
相对论等离子体湍流中的粒子加速
 
湍流,因其无处不在的特性,经常被用来解释天体物理中高能辐射源内的非热粒子成因。通过粒子模拟,Comisso和Sironi研究了磁主导(即所谓“相对论”)成对等离子体(pairplasmas)中的衰变湍流。研究发现,幂律粒子能谱的产生是相对论湍流的一般副产物。对于较高的磁化强度和较强的湍流水平,幂律斜率较难实现。在大规模系统中,斜率可达到一个渐近的、不依赖于系统大小的值,而高能谱截止值则随系统大小线性增加;此外,斜率和截止值都不依赖于定义域的维数。通过追踪大量粒子样本,作者们发现粒子注入发生在重连电流片的位置,注入的粒子随后通过与湍流波动的随机相互作用被进一步加速。此研究结果对于解释高能天体物理源中非热粒子的起源具有重要意义。(王科力,牟茂淋)
 
Particle Acceleration in Relativistic Plasma Turbulence
 
Luca Comisso and Lorenzo Sironi
 
Phys. Rev. Lett. 121, 255101 (2018)
 
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.255101
 
凝聚态物理:结构
 
责编:殷志平
 
旋转氦纳米液滴的三维形状
 
在自由射流膨胀中产生的超流体氦纳米液滴的重要组成成分已经被观测到,以得到能够导致明显离心变形的高角动量。作者使用一个产生于FERMI自由电子激光器的强极端紫外线脉冲以非常大的散射角测量了单个旋转氦纳米液滴的单次衍射图案。在广角衍射图案上的独特不对称特征使得能够对三维液滴的形状进行独特而系统的识别。对大量数据集的分析允许作者能够追踪液滴从轴对称扁圆状到三轴扁平状、双泡状的演化。作者发现旋转超流体氦液滴产生了类似于经典旋转滴的台阶,但是却没有观察到先前报道的量子滴的亚稳态扁圆形形状。作者的三维分析揭示了纳米尺度上形貌与超流动性的相互关系,这具有里程碑式的意义。(曹锦)
 
Three-Dimensional Shapes of Spinning Helium Nanodroplets
 
Bruno Langbehn, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 255301 (2018)
 
 
 
量子群作为量子杂质的隐藏对称性
 
本文提出了一种基于量子群概念的相互作用的量子多体系统方法,也称为q变形李代数。特别地,作者表明,如果自由量子粒子的对称性对应于李群G,则在存在多体环境的情况下,该粒子可以通过变形群Gq来描述。关键的是,单个变形参数q包含系统中多粒子相互作用的所有信息。通过考虑量子转子与玻色子库的相互作用,作者举例说明了作者的方法,并证明在微扰区从闭式解中提取q值可以预测系统对于杂质库耦合强度的任意值的行为,这与非微扰计算有很好的一致性。此外,变形参数的值允许人们预测转子库相互作用在哪个耦合强度导致形成稳定的准粒子。基于量子群的方法不仅可以极大地简化杂质问题,而且可以对相互作用的多粒子系统的隐藏对称性提供有价值的见解。(麻晓波)
 
Quantum Groups as Hidden Symmetries of Quantum Impurities
 
E. Yakaboylu, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 255302 (2018)
 
 
 
拓扑超流体中角动量的轨道翻转转变
 
超流体3He的B相的轨道角动量的方向可以通过设计吸收二氧化硅气凝胶框架的各向异性来控制。在这项工作中,他们发现了超流角动量的异常和突然的“轨道-翻转”转变,该转变发生在垂直和平行于各向异性轴的方向之间。“轨道-翻转转变没有滞后、变暖或冷却,这正如连续热力学转变所预期的那样,并不是应变和磁场之间竞争的结果。该研究证明了非常规BCS凝聚体的序参数可以自发重新定向。(毛慧灿)
 
Orbital-Flop Transition of Angular Momentum in a Topological Superfluid
 
A. M. Zimmerman et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 255303 (2018)
 
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.255303
 
 
使用机器学习加速
 
搜索与设计可伸缩石墨烯Kirigami
 
受kirigami启发的切片方法已经被证明是一种有效的设计具有质变性质的可伸缩材料的方法,这些材料的二维形状可以转换成为复杂的三维形状。然而,寻找最优解并不简单,因为可能的切割模式的数量随着系统大小呈指数增长。Hanakata等人报道了如何使用机器学习(ML)方法近似得到以切割模式为函数的目标属性,如屈服应力与屈服应变。他们的方法可以快速发现具有极限屈服拉伸性的kirigami设计方案,并且已经被分子动力学(MD)模拟所证实。他们发现一般被用于视觉分类问题的卷积神经网络可以被用于回归问题,并且实现了与分子动力学模拟相近的精确度。这种方法只需要1000个训练样本就可以在约4×106个候选设计方案空间中找出具有最大弹性拉伸性的一些最优解。这个例子展示了机器学习在少量迭代次数内找到最优kirigami设计方案的能力和潜力,而在需要迭代的纯分子动力学模拟或基于实验的方法中没有主流物理的先验知识。(刘瑞)
 
Accelerated Search and Design of Stretchable Graphene Kirigami Using Machine Learning
 
P. Z. Hanakata, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 255304 (2018)
 
 
 
相场晶体模型中
 
弹性和塑性时间尺度的分离
 
基于相场晶体场描述,在晶体中塑性以及位错运动一致的小尺度描述被提出来。通过允许独立的质量运动和晶格位错,该晶体能在塑性运动的时间尺度上保持弹性平衡。作者证实奇异(不相容)应变由相场晶体密度决定,而光滑畸变被约束以满足弹性平衡。该模型的一个数值实现被提了出来来研究一个标准问题:也就是在三角晶格中边缘位错偶极子的运动。偶极子分离的时间依赖性在无可调参数的条件下符合连续弹性。(曹锦)
 
Separation of Elastic and Plastic Timescales in a Phase Field Crystal Model
 
Audun Skaugen, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 255501 (2018)
 
 
 
铜不对称倾斜晶界偏析诱导纳米表面转变
 
本文表明,化学可以用来引发纳米界面的转变。特别地,作者研究了Ag在Cu中不对称倾斜晶界上的偏析。像差校正电子显微术显示,退火双晶使Ag偏析的对称Σ5{210}片段和Ag耗尽的{230}/{100}不对称片段形成了纳米尺寸的面。作者的观察与形成粗糙面的趋势相反。原子模拟证实了实验中观察到的纳米面的形成,并证明了由Ag的各向异性偏析引起的同时晶界相变。(麻晓波)
 
Segregation-Induced Nanofaceting Transition at an Asymmetric Tilt Grain Boundary in Copper
 
Christian H. Liebscher, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 255502 (2018)
 
 
 
镁基氢化物薄膜的弹性与合金化效应
 
覆盖有Pd层的镁薄膜在高压条件下可以吸收氢气,该压力值比块状Mg所需的压力要大。对于该效应,最初的解释是由Pd覆盖层对Mg进行弹性夹紧产生的。后来,另一种解释表明压力的增加可能源于Mg和Pd之间的简单合金化。在本文中,Baldi等人通过测量不同组分的Mg-Pd薄膜合金的氢化和脱氢等温线来解决这一争议。他们的研究结果理清了弹性夹紧和合金化的影响,并突出了塑性变形的作用。(毛慧灿)
 
Elastic versus Alloying Effects in Mg-Based Hydride Films
 
Andrea Baldi et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 255503 (2018)
 
 
 
简单结构与拓扑密堆积相的连接
 
连接不同晶体结构的途径是我们理解结构相变的基础。本文作者报道了一条新的路径,能够将六边形密堆积晶体结构连接到由kagome和三角网格组成的拓扑密堆积相。常见的金属间结构原型,如Friauf-Laves相,CaCu5,Ce2Ni7,Be3Nb和Co7Gd2是该层次结构中的特定成员。他们发现该路径对于具有大原子尺寸差异的化合物是容易进行的,这对这些复杂相的成核机制具有影响。(毛慧灿)
 
Connecting the Simpler Structures to Topologically Close-Packed Phases
 
Anirudh Raju Natarajan et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 255701 (2018)
 
 
 
用机器学习外推量子可观测量:
 
推断来自单相性质的多相转变
 
Vargas-Hernández等人提出了一种机器学习方法,通过外推量子系统的性质来预测哈密顿相图中的剧烈转变。该方法以高斯过程回归为基础,通过迭代过程选择最优预测能力的核的组合。该方法能够跨过渡线进行外推。给定相内的计算不仅可以通过一个独立的相用来预测离可用数据最近的急剧转变,而且还能预测远离可用数据的转变。这使得该方法对于在参数空间中无法进行实验或理论探测的部分寻找相变具有特别的价值。(刘瑞)
 
Extrapolating Quantum Observables with Machine Learning: Inferring Multiple Phase Transitions from Properties of a Single Phase
 
R. A. Vargas-Hernández, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 255702 (2018)
 
 
 
稀有的含氦化合物FeO2He
 
地球深处条件下的稳定性
 
[编辑推荐语] 计算预测了一种化合物的存在,这种化合物可以储存已知存在于地球内部某处的原始氦。
 
引人注目的地球化学证据表明,原始氦存在于地球的下地幔中,但氦源的来源和性质仍然难以确定,因为对极其稀有的含氦化合物的研究还很匮乏。在这里,Zhang等人探讨了这一突出挑战背后的材料物理学。他们结合第一性原理能量计算与热力学计算的结构搜索在与岩心-地幔边界有关的高温高压条件下发现了一个值得注意的含氦化合物FeO2He。与地震资料相一致的声速计算结果验证了FeO2He在最下层地幔超低速带中是一种可行的组分。这些相互印证的发现建立了迄今为止第一种也是唯一一种在相关地球物理条件下可行的含氦化合物,从而为阐明地球深部神秘的氦库提供了重要的物理机制和材料视野。(刘瑞)
 
Rare Helium-Bearing Compound FeO2He Stabilized at Deep-Earth Conditions
 
J. Zhang, J. Lv et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 255703 (2018)
 
 
 
声子与各向异性弹性相互作用
 
驱动了PbTiO3的负热膨胀
 
作者使用第一性原理理论证实了对负热膨胀(NTE)的发生必不可少的因素——具有负Grüneisen参数的刚性单位声子模——事实上对于材料中NTE的发生而言是一个既不充分也不必要的条件。相反,作者发现在PbTiO3中的NTE涉及到材料的声子性质(Grüneisen参数)与它的各向异性弹性之间微妙的相互作用。这些独特的视野对于材料热性能的理解以及在新材料中寻找NTE来说开辟了新途径。(曹锦)
 
Interplay between Phonons and Anisotropic Elasticity Drives Negative Thermal Expansion in PbTiO3
 
Ethan T. Ritz, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 255901 (2018)
 
 
 
没有共享边的六边形单层冰
 
一旦吸附在固体上,水分子通常排列成蜂窝状氢键网络。文中作者报导了一种不同于传统的冰相,也即完全是由水六聚物构成而没有共享边的新型单层冰。在退火之后,生长在石墨上的水结晶成坚固的单层冰,它的密度能够高达0.134 Å-2。不像金属表面化学化的冰,单层冰可以在石墨平台上移动,旋转并且按步生长,证实了它的二维性质。第一性原理计算确认了该单层冰的结构是一个坚固的密堆积自组装没有共享边的水六聚体,它的稳定性则通过最大化惰性表面的层内氢键数量来维持。(曹锦)
 
Hexagonal Monolayer Ice without Shared Edges
 
Xin Zhang, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 256001 (2018)
 
 
 
基于精确结构的粗粒化
 
导致自洽的势垒跨越动力学
 
基于结构的分子系统粗粒化提供了再现平均力多体势的系统途径。不幸的是,常用方法本身受限于所采用的分子力学力场。这里,作者扩展了多表面动力学的概念,最初发展用来描述化学反应中的电子跃迁,以精确地取样平衡中经典体系的构象系综。类似于描述不同的电子构型,表面hopping方案与违反哈密顿量可加性的独特构象盆地耦合。更多表面的结合导致系统地改善跨越关联性的趋势。所得到的模型自然地为由势垒跨越事件控制的系统实现了长时自洽的动力学。(麻晓波)
 
Accurate Structure-Based Coarse Graining Leads to Consistent Barrier-Crossing Dynamics
 
Tristan Bereau, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 256002 (2018)
 
 
 
用布拉格光刻法
 
进行Fe-Al合金相序的三维成像
 
作者用相干X射线衍射布拉格光刻法获得了Fe55Al45合金相序的三维图像。Fe-Al合金显示出有序相,其中原子安排在亚晶格上,导致出现原本禁止的超晶格反射。有序的简并性导致反相畴边界,除了一般的晶格应变外,还根据反射提供衍射光束的相移。通过对(002)基元和(001)超晶格反射进行布拉格光刻,可以将重构的相位图像分离为源自B2相畴和晶格应变的组分。(麻晓波)
 
Three-Dimensional Imaging of Phase Ordering in an Fe-Al Alloy by Bragg Ptychography
 
Alexey Zozulya, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 256101 (2018)
 
 
凝聚态物理:电子性质
 
责编:袁喆,马锋杰,沈卡
 
费米狄拉克分布电子气的快速形成
 
[编辑推荐语]:超快光电子发射实验表征石墨中光激发电子恢复到热平衡的过程
 
Rohde等人使用时间分辨能力为13fs的时间和角度分辨光电子能谱研究了石墨在吸收了脉冲宽度为7fs的强激光脉冲后恢复到费米狄拉克分布过程中的不同阶段。作者在受到激发后的前50fs内分辨出系统中光自由度、电子自由度和声子自由度之间能量和动量交换的不同过程。这个工作从实验上说明由于所涉及的相互作用过程具有不同的时间尺度,从初始非热状态转变到热电子分布的过程是非常复杂的。(李松)
 
Ultrafast Formation of a Fermi-Dirac Distributed Electron Gas
 
G. Rohde et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 256401 (2018)
 
 
 
缠绕矢量如何湮灭
 
两个相同电荷的狄拉克点
 
在石墨烯中,低能能谱用二维狄拉克方程来描述无质量费米子,并将狄拉克点命名为这种线性交叉点。在二维中,这种能带接触是一种由时间反演和空间反演对称性保护的拓扑缺陷。接触点可以用缠绕数来刻画,即在倒空间该点附近运动时波函数相位的缠绕。这种接触点的缠绕数在外部约束参数变化的情况下,它们的和仍是守恒的。本文中,作者研究畸变对狄拉克点缠绕数的影响。结果显示,在适当的畸变下,两个抛物线能带之间接触点的缠绕数相同;若进一步增加扭曲,这些狄拉克点对应于相反的缠绕数。作者提出利用缠绕矢量来理解缠绕数,即:缠绕数实际上是由围绕在布洛赫球面上的一个单位向量定义的,并且这个向量在狄拉克点的运动中会发生旋转。(刘钱)
 
Winding Vector: How to Annihilate Two Dirac Points with the Same Charge
 
G. Montambaux et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 256402 (2018)
 
 
 
应变VO2单斜金属相中
 
弱化的V-V二聚体的观测
 
凝聚态物质中介观尺度的层展序可以提供对深层竞争的相互作用及它们与序参量间关系的基本理解。 Laverock等人使用光谱显微镜,表明应变VO2中金属-绝缘体转变(MIT)附近的介观条纹序代表了晶体对称性和V-V二聚化的周期性调制。在金属-绝缘体转变之上,他们意外地发现V-V二聚化强度和晶体对称性的长程有序在超过≈200nm发生离解,而电导率转变在窄的温度范围内仍均匀地进行。(方子明)
 
Observation of Weakened V-V Dimers in the Monoclinic Metallic Phase of Strained VO2
 
J. Laverock et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 256403 (2018)
 
 
 
质量各向异性系统中非常规
 
各向异性偶分母分数量子霍尔态
 
[编辑推荐语] 调控非典型分数量子霍尔态的质量各向异性为拓扑量子计算候选材料提供了新的信息。
 
具有相互作用的二维电子系统(two dimensional electron system, 2DES)中半填充朗道能级中发现了分数量子霍尔态(fractional quantum Hall state, FQHS),是物质的一种非常奇异的态,这是因为其准粒子预期是满足非阿贝尔统计的Majorana激发。本文中,作者发现在具有强质量各向异性的2DES中存在这类态。同时,作者观测到该类系统中的FQHS具有不同寻常的特征:它的霍尔电阻在低温下呈现良好的量子化,但平面内输运表现出高度的各向异性,类似于可压缩条纹或向列电荷密度波。同时,作者指出该各向异性在临界温度以下出现,表明体系中存在有限温度下的相变。(刘钱)
 
Unconventional Anisotropic Even-Denominator Fractional Quantum Hall State ina System with Mass Anisotropy
 
Md. S. Hossain, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 256601 (2018)
 
 
 
利用节点线半金属HfSiS中的
 
量子振荡揭示电子-空穴隧穿
 
在外尔半金属(Weyl semimetals, WSM)中, 交叉的外尔点具有相反的手性,导致了手性异常和表面费米弧等现象的出现。在WSMs材料中,有一类被称为第二类WSMs材料,其特点是电子和空穴在一定能量范围内可以共存,并受拓扑保护。在这类材料中,理论上预测了一种新的量子振荡现象。但是到目前为止,在各种拓扑半金属中都没有观察到这种特殊的现象。本文中,作者在节点线半金属HfSiS中研究外磁场对量子振荡的影响。结果显示,在与c轴平行的31T磁场下,作者观察到量子振荡现象,且表明该现象来自于单个电子和空穴口袋中的轨道,以及这些口袋之间的磁击穿(magnetic breakdown)。特别地,作者观察到一个由八字形电子和空穴形成的击穿轨道。进一步分析表明,这是Klein隧穿在动量空间中的表现。同时,作者表明振荡中的振幅与轨道的场角和回旋质量有很强的相关性,与对这种新隧穿现象的理论预测一致。(刘钱)
 
Electron-Hole Tunneling Revealed by Quantum Oscillations in the Nodal-Line Semimetal HfSiS
 
M. R. van Delf, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 256602 (2018)
 
 
 
多手性马约拉纳费米子模式和量子输运
 
手性马约拉纳费米子是一种无质量自共轭的费米型粒子,它可以作为二维拓扑物态的准粒子边缘态出现。在本文中Wang和Lian提出量子化的反常霍尔绝缘体与有着非平庸能带拓扑s波超导体的近邻结构可以作为实现具有多陈数手性马约拉纳费米子的二维手性拓扑超导体的新平台。比如,把磁性拓扑绝缘体与FeTe0.55Se0.45这样的铁基超导体的耦合就可以得到陈数等于3的手性拓扑超导体。作者进一步提出观测三种手性边缘费米子马约拉纳本质的电输运和热输运实验方案。一个标志性的特征是量子化反常霍尔-拓扑超导结的二维电导遵循平均值为(2/3)e2/h的独特分布,这是由于手性马约拉纳费米子边缘模式的随机混合引起的。本文中提出的这种基于均匀系统的方案为研究手性马约拉纳费米子的新奇物理提供了理想平台。(李松)
 
Multiple Chiral Majorana Fermion Modes and Quantum Transport
 
Jing Wang and Biao Lian
 
Phys. Rev. Lett. 121, 256801 (2018)
 
 
 
通过渐逝场设计超表面上的
 
极端不对称:角度不对称吸收
 
设计允许不对称响应的精简器件是实现波传播全面操控面临的挑战之一。在本文中,Wang等人介绍了一种在平面结构中设计不对称性,研究渐逝波单边激发的新范式,并通过超表面设计和实验表征对角度不对称吸收进行了测试。实验结果表明:对两个相反倾斜角度入射的波的吸收对比度(不对称程度)可以在零到无限范围内被任意设计。作者证明使用常规的衍射光栅、反射阵列和相位梯度超表面均无法实现这种效果。本文为通过渐逝波设计对波进行操控,实现单边探测与传感、角度编码隐写术、平面非线性设备以及塑造各种物体的散射模式波等方面应用提供了可能。(李松)
 
Extreme Asymmetry in Metasurfaces via Evanescent Fields Engineering: Angular-Asymmetric Absorption
 
Xuchen Wang et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 256802 (2018)
 
 
 
一维超导体-半导体
 
库仑岛中的子能隙态杂化
 
O’Farrell等人在二维InAs与外延Al层的异质结构中制备了一维超导体-半导体库仑岛,并对其进行了测量。当通过调节静电侧门电压将系统调节到没有子能隙态的区域时,库仑阻碍就可以表现出与库伯对相关的输运现象。当有子能隙态存在时,库仑峰的位置和高度随磁场和门电压变化振荡,在平行和横向磁场下分别表现出交叉和反交叉行为,这表明存在Rashaba型的自旋轨道耦合。这些结果与有限长纳米线两端马约拉纳零能相交疊的物理图像相符。(李松)
 
Hybridization of Subgap States in One-Dimensional Superconductor-Semiconductor Coulomb Islands
 
E. O’Farrell et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 256803 (2018)
 
 
 
量子点中拓扑与非拓扑
 
现象间界限的模糊化
 
Candido等人研究了拓扑和非拓扑InAs0.85Bi0.15量子点(QDs)的电子和输运特性,这些量子点是由具有圆柱形约束的~30meV能隙的Bernevig-Hughes-Zhang(BHZ)模型描述的,即“BHZ点”。利用修正贝塞尔函数,他们解析地表明,非拓扑点非常意外地具有离散的螺旋边缘态,即具有类似于拓扑点的自旋角动量锁定的Kramers对。这些不寻常的非拓扑边缘态由于各种参数限制而受到几何保护,并且与拓扑绝缘体中的体边缘对应明显不同,因为没有体拓扑不变量保证它们的存在。此外,对于具有四个边缘态的电导窗口,他们发现对于拓扑和平庸的BHZ量子点,两端电导G对量子点半径R和控制其电平的栅极Vg在2e2/h处显示出双峰。这与2D量子自旋霍尔效应和平庸绝缘体中的电导测量形成鲜明对比。所有这些结果也在HgTe量子点中发现。Bi基BHZ量子点作为室温边缘自旋量子比特的主体也应该是非常重要的。(方子明)
 
Blurring the Boundaries Between Topological and Nontopological Phenomena in Dots
 
D. Candido, M. Flatté, J. Carlos Egues
 
Phys. Rev. Lett. 121, 256804 (2018)
 
 
 
转角双层石墨烯中声子调制的超导理论
 
长周期moiré超晶格因有望被用于改变二维材料中电子和激子的基本性质而引起广泛关注。近期,转角双层石墨烯中发现,当层间转角接近低能moiré带的最大魔角时,双层石墨烯中将出现相互作用诱导的超导态。然而,到目前为止,关于双层石墨烯中的超导配对机制仍然还未建立。本文中,作者在魔角双层石墨烯中研究声子作用下的超导现象。利用声子和 moiré电子耦合的微观模型,作者发现声子在s波和d波配对通道中都可产生吸引相互作用。同时,作者指明,这种吸引作用能够解释实验超导转变温度。如果不考虑库仑排斥力,体系中s波更容易配对;若加上库仑斥力,s波配对被抑制,d波的配对更容易发生。该结果的发现有利于进一步认识石墨烯中的超导现象。(刘钱)
 
Theory of Phonon-Mediated Superconductivity in Twisted Bilayer Graphene
 
F. Wu et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 257001 (2018)
 
 
 
Re基超导体中的时间反演对称性破缺
 
为了追踪Re基超导体中时间反演对称性破缺(TRSB)的起源,Shang等人在超导非中心对称Re0.82Nb0.18(Tc = 8.8K)和中心对称Re(Tc=2.7K)中进行了μ子自旋旋转和弛豫(μSR)的比较研究。在Re0.82Nb0.18中,低温超流密度和电子比热表明一个全能隙超导态,其增强的能隙大小和比热不连续反应中等强度的电子-声子耦合。在Re0.82Nb0.18和纯Re中,零场μSR在Tc以下显示的自发磁场表明时间反演对称性被破坏,因此是非常规超导。在中心对称Re和非中心对称ReT(T =过渡金属)中同时出现时间反演对称性破缺,但其在同构的非中心对称超导体Mg10Ir19B16和Nb0.5Os0.5中的保留,强烈表明Re的局域电子结构对于理解Re和ReT中超导态的时间反演对称性破缺是至关重要的。他们还讨论了与实验观察相容的超导序参量对称性。(方子明)
 
Time-Reversal Symmetry Breaking in Re-Based Superconductors
 
T. Shang et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 257002 (2018)
 
 
 
半金属铁磁体CrO2热自旋退极化的起源
 
作为主导铁磁金属输运特性的多体态,非准粒子(NQP)态,又称自旋极化子态,在电子-磁子相互作用中被提出。虽然有很多关于NQP的理论研究报道,但只有少数实验研究表明半金属铁磁体(HMFs)中存在NQP。本文中,作者利用高精度自旋分辨的光发射光谱,研究HMFs中热自旋退极化的起源。作者观察到所有自旋极化电子都参与到热自旋退极化中。同时,在费米能级附近,作者观察到一种明显的少子自旋态和相应的退极化现象,并提出这种退极化的起源是半金属铁磁体中的多体效应。(刘钱)
 
Origins of Thermal Spin Depolarization in Half-Metallic Ferromagnet CrO2
 
H. Fujiwara et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 257201 (2018)
 
 
 
MgO4f−3d异质二聚体中的自旋激发
 
在过渡金属和稀土元素组成的化合物中,由于元素之间存在较强的耦合作用,所以该类化合物中一般存在复杂的磁结构,显示丰富的相图。特别地,当体系的尺寸达到原子尺寸时,合金中的磁序还将受到结构弛豫和表面效应的影响。本文中,作者以HoCo二聚体为例,研究过渡金属和稀土元素组成的化合物中的磁性能。首先,作者将MgO(100)薄膜生长在Ag(100)上,然后,作者将HoCo二聚体吸附在MgO薄膜上。对于4f元素,作者采用扫描隧道光谱法,检测到体系中存在非弹性激发,并利用外加磁场证明体系存在磁性。接着,作者将密度泛函理论和自旋哈密顿量分析方法相结合,确定了体系的磁性能级分布,以及两个原子之间交换相互作用的符号和大小。与典型的4f−3d块体化合物相比,作者发现二聚体中存在铁磁性耦合。(刘钱)
 
Spin Excitations in a 4f − 3d Heterodimer on MgO
 
A. Singha et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 257202 (2018)
 
 
 
协同电荷泵浦和增强的斯格明子迁移率
 
斯格明子(skyrmions)因有望用于高密度存储和逻辑应用中而引起广泛关注。一般情况下,移动的磁结构可以沿着运动方向泵浦自旋和电荷电流,而移动的斯格明子中电荷泵浦效应如何,还不十分清楚。本文中,作者通过求解紧束缚模型上的薛定谔方程的时间演化,研究了由铁磁斯格明子的稳定运动所引起的电荷泵浦问题。结果显示,由于铁磁斯格明子中存在非平凡的磁拓扑序,与刚性一维磁结构相比,稳定运动的磁斯格明子能够泵浦较大的直流电流。基于绝热散射理论,作者计算出了泵浦电流的大小,并证明该泵浦电流的大小与导电电子被斯格明子的反射系数成正比。换句话说,在半经典极限下,可以通过调节斯格明子的尺寸和纳米线的宽度来调节该效应的强弱。(刘钱)
 
Cooperative Charge Pumping and Enhanced Skyrmion Mobility
 
Adel About et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 257203 (2018)
 
 
 
正常色散光学微谐振器中
 
breathing暗脉冲的观察
 
Breathers是非线性系统中的局域波,其经历时间或空间的周期性变化。Breathers的概念对于描述许多非线性物理系统很有用,包括粒状晶格,玻色 - 爱因斯坦凝聚体,流体动力学,等离子体和光学。在光学中,breathers可以存在于异常或正常的色散区域,但据我们所知,它们仅在前者中被表征。这里,Bao等人将外部泵浦光学微谐振器用于表征正常色散区域中局域波的breathing动力学。具有正常色散的高Q光学微谐振器可以产生锁模Kerr梳,其时域波形对应于腔中的循环暗脉冲。他们表明,在泵浦功率相对较高的情况下,这些Kerr梳可以进入breathing区域,其中时域波形保持为暗脉冲,但经历比微谐振器往返时间慢得多的周期性调制。Breathing可以在光频域被观察到,不同谱线会经历具有显著差异的调制相位和幅度。在高度泵浦的区域,他们也首次观察到向波形保持类似暗脉冲的混沌breathing态的转变; 这种转变通过降低泵功率是可逆的。(方子明)
 
Observation of Breathing Dark Pulses in Normal Dispersion Optical Microresonators
 
Chengying Bao et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 257401 (2018)
 
 
 
电泵极化子模拟器和拓扑激光器的平台
 
由于能带结构,轨道耦合和晶体对称性的共同效应,如石墨烯和过渡金属二卤化物的二维电子材料具有独特的电学和光学性质。通过人为格点排列冷原子,分子,电子图案化和光学腔形成的合成物质已经出现,并且为实现类似这些情况提供了多种有趣的架构。激子极化子最近被列入在半导体平台上模拟系统哈密顿量的令人期待候选者列表,其提供了用于构建势能形貌和探索非线性电光机制的多功能工具。在这项工作中,Suchomel等人引入一种电子驱动的方形和蜂窝形激子极化子晶格,为应用于芯片上基于极化子晶格的真实器件铺平了道路。他们的平台展示了在直流注入下来自高对称点的激光发射,暗示了具有可能拓扑非平庸特性的电驱动极化子激光器的前景。(方子明)
 
Platform for Electrically Pumped Polariton Simulators and Topological Lasers
 
Holger Suchomel et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 257402 (2018)
 
 
 
纳米结构石墨烯实现
 
非线性原子-等离子体相互作用
 
电控石墨烯等离子体预期能够实现与共振量子发射体的强光物质相互作用。然而,石墨烯中的等离子体共振通常限于红外频率,低于稳定的量子光源和许多生物学上感兴趣的分子中的光学激发。在这里,Cox等人建议利用纳米结构石墨烯中等离子体辅助的非线性光学响应产生的近场与在近红外操作的近端量子发射器共振耦合。他们表明,当其等离子体共振的三次谐波被调谐到特定的电子跃迁时,石墨烯纳米盘产生的非线性近场可以强烈地激发和相干地控制二能级和三能级原子系统中的量子态。在这个方案中,发射极和等离子体共振是非简并的,避免了自发发射的强烈增强。他们还设想了这个非线性等离子体耦合方案在感应和瞬时量子控制中的潜在应用。(方子明)
 
Nonlinear Atom-Plasmon Interactions Enabled by Nanostructured Graphene
 
J. Cox & F. Javier García de Abajo
 
Phys. Rev. Lett. 121, 257403 (2018)
 
 
 
双量子点中的超流
 
Saldaña等人证明具有串联双量子点的纳米线与外延超导导线构成的系统具有约瑟夫森效应,其超流稳定性相图呈现出蜂巢图案。作者发现临界电流大小随量子点占据数变化表现出很强的不连续性,这与系统基态从双态到单态的转变有关。能级的解谐提供了一个临界电流的调节手段,在零解谐条件下临界电流达到最大值。理论和实验的一致性说明实验所采用的器件是一种实现双杂质安德森模型的可靠平台。(李松)
 
Supercurrent in a Double Quantum Dot
 
J. C. Estrada Saldaña et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 257701 (2018)
 
 
 
双层石墨烯量子点
 
接触中的拓扑非平庸谷态
 
Overweg等人报道了双层石墨烯中利用静电诱导的量子点接触进行量子化电导测量的实验结果。在零磁场下量子化一维子带的简并度是4,包括两重自旋兼并和两重谷简并,在垂直方向施加磁场会因为磁场造成的退简并和简并恢复效应形成复杂图案。施加磁场以后,谷简并度打开。由于贝利曲率的影响,不同谷中的态在磁场下与磁场呈线性关系劈裂。在量子霍尔区域下,四重简并电导平台重新出现。在向这种霍尔区域的绝热转变过程中,一个谷中的能级相对于另外一个谷移动了两个量子数,从而形成相互交织的图案,这可以在数值计算中重复出来。(李松)
 
Topologically Nontrivial Valley States in Bilayer Graphene Quantum Point Contacts
 
Hiske Overweg et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 257702 (2018)
 
 
 
双层石墨烯量子点接触中的谷子带劈裂
 
Kraft等人研究了双层石墨烯点接触中的一维子带劈裂,直到最低子带都观测到了4e2/h台阶的量子化电导。从源极-漏极偏置能谱测量看出实验所采用的系统中存在非常规的限域效应,这个限域效应和库仑作用在最低两条子带最强,因此当作者施加垂直双层石墨烯平面的强磁场时,这两个子带的谷简并破除。作者还观测到由指标为(N,N+2)的两个非近邻子带中K和K’谷混合引起的特殊图案,这可以用半唯象模型描述。(李松)
 
Valley Subband Splitting in Bilayer Graphene Quantum Point Contacts
 
R. Kraft et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 257703 (2018)
 
 
软物质与交叉科学
 
责编:徐留芳
 
DNA和肌动蛋白之间的协同相互作用
 
触发涌现的粘弹性行为
 
柔性和刚性聚合物的复合物在生物学和工业中普遍存在,但决定其机械性能的物理原理尚不明晰。Robert等人将力谱和大规模布朗动力学模拟相结合,以阐明特定的缠结柔性DNA分子和半柔性肌动蛋白纤丝混合物独特的粘弹性。他们发现与单独的肌动蛋白或DNA相比,其复合物表现出更强的应力刚化和更长的机械记忆,并且这些非线性特征对复合物中肌动蛋白所占比例呈现出非单调的依赖性。模拟结果表明这些违反直觉的结论来自微观尺度上两种生物大分子间的协同相互作用:DNA由熵驱动肌动蛋白纤丝形成束,使纤丝网刚化但会降低缠结密度,因此还需要均一且连接良好的肌动蛋白网络稳固DNA缠结网以抵抗形变和流动。成束和连接之间的竞争引发了意想不到的应激反应,导致相同质量的DNA-肌动蛋白复合物相对于其单独存在时表现出更显著的应力刚化和更长寿命的缠结状态。(何寒梅)
 
Synergistic Interactions Between DNA and Actin Trigger Emergent Viscoelastic Behavior
 
Robert Fitzpatrick, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 257801(2018)
 
 
 
揭示简单立方晶体中
 
群离子间隙的空位模拟
 
已知硬立方体的简单立方晶体中的空位会使得几个晶格位点组成的一维链去局域化。Meer等人使用计算机模拟检验了由硬立方体、右菱形棱柱(倾斜立方体)、截断立方体和通过软各向同性电势相互作用的粒子形成的简单立方晶体中空位的结构和动力学。他们证明了这些空位形成了一个空位模拟的挤列间隙,产生了一个遵循sin-Gordon方程的孤子解的应变场,且该场通过持续的随机游走进行扩散。他们还发现这些“空隙”的结构不会因密度、空位浓度甚至粒子相互作用的变化而受到显著影响。他们应用一维模型定量地解释了这种结构,该模型包括粒子在晶格位点之间滑动所必须克服的自由能势垒以及沿该方向的有效配对相互作用。他们认为,在形成简单立方晶体的排斥粒子系统中,空隙是一种鲁棒性现象。(何寒梅)
 
Revealing a Vacancy Analog of the Crowdion Interstitial in Simple Cubic Crystals
 
B. van der Meer, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 258001 (2018)
 
 
 
软质聚合物材料中隐式超齐构性
 
Chremos等人通过分子动力学模拟研究了在很大的温度范围内“软”聚合物模型(特别是星形和长尾巴瓶刷状)的熔体中长程密度涨落的性质。他们发现星形的核心和瓶刷状聚合物的骨架具有超齐构体的分布性质;即,它们在高于玻璃态相变温度的宽泛的温度范围内表现出异常小的密度波动。这些取代基聚合物亚区域的超齐构性是隐性的,因为整个流体反而不具有这种性质。这些发现为超齐构性聚合物材料的实际设计提供了策略。(王赫)
 
Hidden Hyperuniformity in Soft Polymeric Materials
 
A. Chremos and J. Douglas
 
Phys. Rev. Lett. 121, 258002 (2018)
 
 
 
借助光阱研究蛋白质凝聚物的
 
盐依赖性流变和表面张力
 
现在已经显示越来越多具有固有无序结构域的蛋白质在缓冲液中通过相分离来形成类液相。这些蛋白质凝聚物可作为研究细胞中更复杂的无膜细胞器的简单模型。为了理解这些蛋白质在细胞中的功能,它们形成的凝聚物的材料特性是重要的。但是,这些材料特性尚不清楚。在这里,Jawerth等人开发了一种基于光阱的新方法来研究P-颗粒蛋白PGL-3凝聚物的频率依赖性流变和表面张力作为盐浓度的函数。他们发现PGL-3液滴主要是粘性的,但也表现出弹性。随着盐浓度降低,它们的弹性模量、粘度和表面张力增加。作者的研究结果表明,盐浓度对蛋白质凝聚物的流变和运动有很大影响,这表明静电相互作用对其材料性质起着重要作用。(王赫)
 
Salt-Dependent Rheology and Surface Tension of Protein Condensates Using Optical Traps
 
Louise M. Jawerth, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 258101 (2018)
 
 
 
人类面对面交互网络中的
 
相似力和循环分量
 
Flores等人表明,如果假设含时网络位于相似度空间中,则用于解释形成面对面交互网络中循环出现的连通分量的社会动力学找到了一种自然的解释。该空间中代理之间的距离被定义为相似力,后者将运动指向物理空间中的其他代理并确定了其交互的持续时间。相反,如果在代理的运动中忽略这种力,则不会形成循环分量,尽管仍然可以再现这种网络的其他主要特性。(王赫)
 
Similarity Forces and Recurrent Components in Human Face-to-Face Interaction Networks
 
M. Antonio Rodríguez Flores, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 258301 (2018)
 
 
 
异步状态下随机耦合转子的自洽相关性
 
Alexander等人研究了一个具有独立同分布(i.i.d.)频率和耦合系数的单向网络。与生物网络类似,该系统可以获得具有明显时间自相关性的相位旋转因子的异步状态。他们推导出可在极限情况下解析求解的自洽自相关函数的微分方程。对于更多研究的情景,其数值解通过具有高斯或稀疏分布耦合系数的网络模拟来确定。该理论最终被推广用于脉冲耦合单元,并在计算神经科学的标准模型上(即稀疏耦合指数整合发放(IF)神经元的循环网络)进行测试。(何寒梅)
 
Self-Consistent Correlations of Randomly Coupled Rotators in the Asynchronous State
 
A. van Meegen, et al.
 
Phys. Rev. Lett. 121, 258302 (2018)
 
 
 
 
 
特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
科学家揭示土星木星内部惊人差异 “旅行者1号”再立新功
改良木薯 养活世界 “垃圾DNA”不“垃圾”
>>更多
 
一周新闻排行 一周新闻评论排行
 
编辑部推荐博文