PRL导读-2018年120卷24期

2018 年 6 月 25 日 中科院物理所

序

言

本着服务于中国物理学者和物理专业研究生的宗旨，根据PRL摘要和引言对本期所有文章进行中文导读。由于水平有限，不免出现一些不准确的地方乃至错译的地方。公众号下方有留言功能，欢迎专家学者通过留言指出不准确或错译的地方，共同提高公众号的服务质量。留言经编辑确认后，会显示在文章下方，供后来浏览者参考。

普通物理：统计与量子物理

责编：郭文安

自旋-张量-动量诱导的拓扑三重简并点

最近在拓扑材料中发现的拓扑三重简并点（TDPs）为量子场论中无对应的奇异准粒子的实现开辟了新的视角。这种受保护节点的出现通常归因于自旋-矢量-动量耦合。Haiping Hu等人展示自旋-张量耦合和自旋-矢量-动量耦合之间相互作用可以诱导三类TDPs, 它们由不同单极电荷分类（C=+2, +1,0）。塞曼场可以将它们消去简并成为具有不同数量和电荷的外尔点。同类型的不同TDPs在表面上通过费米弧连接,并且不同类型的TDPs的转变伴随着沿高对称线的能级交叉。作者还提出了在冷原子光晶格中实现这种TDPs的实验方案。他们的结果提供了一个研究自旋-张量-动量耦合诱导TDPS和其他奇异准粒子的框架。（崔石峰）

Topological Triply Degenerate Points Induced by Spin-Tensor-Momentum Couplings

Haiping Hu, ed al

Phys. Rev. Lett. 120, 240401 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.240401

机器学习检测量子多体系统的

贝尔非局域性

机器学习是人工智能和大数据科学的核心，是当今发展最迅速的跨学科领域之一。最近,机器学习工具和技术已经被用来解决复杂的量子多体问题。这篇文章中，Dong-Ling Dong 引入机器学习技术来探测多体系统中的量子非局域性。他关注的重点是在限制玻尔兹曼机（RBM）的体系。利用强化学习，作者发现RBM能够在给定的测量条件下发现多部分贝尔不等式的最大量子违背。作者的研究结果为以计算机科学为基础的机器学习和量子多体非局域性之间建立了新奇的桥梁，这将有助于未来在这两个领域的研究。(刘录)

Machine Learning Detection of Bell Nonlocality in Quantum Many-Body-Systems

Dong-Ling Deng

Phys. Rev. Lett. 120, 240402 (2018).

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.240402

基本系统的不可分辨性

作为量子信息处理的资源

量子网络的典型元件是由相同的系统构成的，这些系统是构成量子信息处理资源的基本粒子。而全同粒子的不可分辨性是否是可利用的量子资源仍然是一个开放的问题。本文中，Lo Franco等人研究了独立制备的全同粒子。他们发现，当粒子在空间上重叠时，存在一种可通过分离的局部测量制备的可操作纠缠。作者证明这种纠缠是物理的，因为它可以直接被用来激活量子信息协议，比如远距传输。这些结果表明，粒子的不可分辨性是一种可利用的量子特性，并为新的量子增强应用开辟了道路。(刘录)

Indistinguishability of Elementary Systems as a Resource for Quantum information Processing

R. Lo Franco and G. Compagno

Phys. Rev. Lett. 120, 240403 (2018).

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.240403

完全破坏的多粒子干涉

在一般的多模散射设置中，Christoph Dittel等人展示了多粒子输入态的置换对称性如何确定那些严格抑制多粒子变换事件的散射单元。他们构想出纯代数抑制律来识别这些事件，并且表明，在弱无序和干涉粒子具有不完全的不可分辨性的情况下，多粒子干涉在其起源处具有鲁棒性。最后，他们证明目前文献中描述的所有抑制律都在他们这里介绍的普适机制中。（崔石峰）

Totally Destructive Many-Particle Interference

Christoph Dittel, ed al

Phys. Rev. Lett. 120, 240404 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.240404

量子态的实验机器学习

量子信息技术在通信和计算中提供了有前景的应用，而机器学习已经成为提取“大数据”中有意义结构的强大技术。量子信息与机器学习之间的交叉代表了一个新的跨学科领域，促进了这两个领域的进步。传统上，量子状态的特征是量子态断层扫描。当数据比例增大时，这是一个耗费资源的过程。在这里，Jun Gao等人通过实验演示了一种机器学习方法来构建量子态分类器，用于识别量子态的可分性。作者等人表明，有可能通过实验训练一个人造神经网络来有效地学习和分类量子态，而不需要获得态的全部信息。作者还展示了如何在神经网络中添加神经元的隐藏层可以显著提升态分类的性能。这些结果揭示了如何利用有限的资源实现量子态的分类，并代表了向量子信息处理中基于机器学习的应用迈出一步。（朱文静）

Experimental Machine Learning of Quantum States

Jun Gao, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 240501 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.240501

非马尔可夫复杂过程中

实用幺正模拟器

随机过程在整个定量科学中无处不在，因为它们难以模拟和预测而臭名昭着。在这篇文章中，Binder等人提出了一个用于离散时间随机过程的幺正量子模拟器，它比整个模拟中的任何经典类比都需要更少的内存。模拟器的内部存储要求等于以前最好的量子模型。然而，与以前模型相比，它只需要一个（小的）有限维的Hilbert空间。而且，由于模拟器在整个过程中幺正操作，所以避免了任何不必要的信息丢失。作者为一大类随机过程提供了模拟器的逐步构图，因此直接打开了用于量子计算的当前平台的实验实现的可能性。这些结果在一个示例过程中进行了说明。（朱文静）

Practical Unitary Simulator for Non-Markovian Complex Processes

F. Binder, J. Thompson, and M. Gu

Phys. Rev. Lett. 120, 240502 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.240502

通过神经密度算子进行隐空间净化

机器学习正在被积极探索其设计、验证甚至与近期量子设备混合的潜力。一个核心问题是神经网络是否可以提供给定量子态的易处理表象。如果有，随机神经网络可以用于许多无监督的任务，包括生成建模和态的断层扫描。但是，为了适用于实际实验，这些方法必须能够编码量子混合态。在这里，Torlar等人基于受限玻尔兹曼机器参数化一个密度矩阵，该机器能够通过嵌入其隐藏元的隐空间中的辅助自由度来净化混合态。作者提出了数值算法，并用它来执行一些典型的纠缠光子态的断层扫描，实现与标准技术相比可观的保真度。（朱文静）

Latent Space Purification via Neural Density Operators

G. Torlai and Roger G. Melko

Phys. Rev. Lett. 120, 240503 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.240503

两种排斥过程的一维非线性脉动

流体动力学的严格确定

[编辑推荐语]非线性脉动流体动力学正确预测多分量系统的长时间行为。

Zeying Chen等人考虑对一维晶格上以相反方向跃迁的粒子的两组元排斥过程的统计，推导出格林函数的精确公式以及模型的联合流分布，并研究其长期行为。对于阶跃型初始条件，作者证明极限分布是高斯和高斯酉集合Tracy-Widom分布的乘积。这是多组元系统中对最近提出的非线性脉动流体动力学预测的首次解析确认。（朱文静）

Exact Confirmation of 1D Nonlinear Fluctuating Hydrodynamics for a Two-Species Exclusion Process

Zeying Chen, Jan de Gier, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 240601 (2018)https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.240601

引力与天体物理

责编：高思杰

自整定宇宙学模型中黑洞的

稳定性以及引力波速

GW170817引力波及其电磁对应的发现，表明引力波速非常接近光速。文章中，Babichev等人，以一个具体的超-Horndeski理论的精确史瓦西-德西特解为例，第一次证明了，只要要求两个速度在渐进均匀宇宙里严格相等，就足以保证两个速度在任何位置相等，甚至是在大曲率和大标量场梯度的黑洞视界附近。他们还发现，该解在改变模型参数时保持稳定。他们最终证明了，在超-Horndeski理论中，存在无限种情况可以满足引力波速与光速相等，从而表现出一种优美的自调节性：拉格朗日作用量里单独存在并且很大的宇宙学常数项，可以被标量场的能动量张量完美抵消，结果诞生一个微小的可观测的有效宇宙学常数。(郭敏勇)

Stability of Black Holes and the Speed of Gravitational Waves within Self-Tuning Cosmological Models

Eugeny Babichev et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 241101 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.241101

亚太阳质量的暗黑洞合并产生的引力波

文章中，Shandera等人探讨了，暗物质粒子通过暗电磁相互作用形成的亚太阳质量的双黑洞合并的可能频谱。他们假设除了暗粒子冷却可以产生较小的避光性限制之外，这些暗黑洞的形成机制与Population-III群星的形成类似的情况下，进而估算了这些暗黑洞的性质。他们针对高级LIGO探测器和爱因斯坦望远镜估算了双合并率，并且发现，在当前约束条件的背景下，暗黑洞的产生速率足以被高级LIGO探测器观测到。(郭敏勇)

Gravitational Waves from Binary Mergers of Subsolar Mass Dark Black Holes

Sarah Shandera et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 241102 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.241102

对GW170817双中子星合并喷出物中

晚期余晖的观测揭示出准直相对论性喷流

GW170817双中子星(BNS)是引力波和多波长电磁辐射探测中第一个观测到的天体物理源。几乎同时观察到伽马射线脉冲证实了双中子星合并至少与一些短伽马射线暴(GRB)有关联。但是，伽马射线脉冲信号微弱，令人对双中子星合并与发光物的关系产生怀疑，尤其是典型的短伽马射线暴的相对论性喷出物。文章中，Davide等人发现，缓慢且活性不足的物质围绕着相对论活性内核，带有这种结构的喷出物产生的余晖喷射具有典型的随着时间推移而更加明亮的特征，正如最近GW170817中所看到的余晖那样。最初，他们只看到相对较慢的物质朝向他们移动。随着时间的推移，喷出的部分越来越多，余晖也变得更加明亮。GW170817的多波长余辉的晚期表观和增加的亮度，可以让我们对喷出物的几何做出约束，从而揭示出离地球约30°存在离轴射流。他们的研究结果表明，双中子星合并和短伽马射线暴为同一来源。我们之所以看不到明亮的射线暴，是因为它正在远离地球。但是，在引力波探测中，约有20分之一的可能会伴随着明亮的短伽马射线暴产生。(郭敏勇)

Late Time After glow Observations Reveal a Collimated Relativistic Jet in the Ejecta of the Binary Neutron Star Merger GW170817

Davide Lazzati, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 241103 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.241103

超出格拉肖共振的新天体物理学

中微子流的多PeV信号

冰立方项目的一个重要发现是探测到了能量为E_ν≈1–2PeV的三个中微子粒子流。更高能流的可能存在强烈地吸引着人们的兴趣，尽管E_ν≈6PeV格拉肖共振事件的缺失暗示着光谱是软的并且(或者)在低于几个PeV时会被截断。但是，冰立方最近报道了一个完整的轨道，能量为2.6±0.3PeV。一个μ介子储存这些能量需要E_νμ≳10PeV。或者，他们发现一个tau介子储存这些能量则要求E_ντ的能量要高大约10倍。他们发现，从TeV-PeV数据拟合出来的拓展软光谱不可能发生格拉肖事件，而E_ν⁻²能流则预示会带来更多的格拉肖事件。这意味着，在由ν_μ和ν_τ能量统治的新能流下，如果是tau介子，带来的天体物理学中子能量在E_ν∼100PeV。他们还阐述了对超高能宇宙射线和中微子起源的意义。(郭敏勇)

Multi-PeV Signals from a New Astrophysical Neutrino Flux beyond the Glashow Resonance

M. Kistler and Ranjan Laha

Phys. Rev. Lett. 120, 241105 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.241105

基本粒子与场论

责编：晁伟、刘晓辉

有限密度凝聚与散射数据：

ϕ⁴格点场论中探讨

在本文中，作者研究了在有限密度和低温2-维和4-维格点正则化中带电φ⁴场的量子场论，其目的是以非微扰方式分析冷凝现象与散射数据的关系。非零化学势μ理论的符号问题通过使用蒙特卡洛模拟的世界线表示来克服。在低温下，作者研究粒子数与μ的关系，并观察1-，2-和3-粒子凝聚的步骤。作者确定相应的临界值μ^crit_n，n = 1,2,3，并分析它们对晶格步长L的依赖性。 μ^critn_n的线性组合给出了2- 和3-粒子的相互作用能，它们对L的依赖与Lüscher公式的散射数据及其对三个粒子的推广有关。对于二维，作者确定散射相移；对于四维，作者确定散射长度。作者通过零化学势下传统2-，4-和6-点关联确定质量和2-、3-粒子能量，检验了他们的结果。本文表明，有限密度和低温下的凝聚物理学与量子场论的散射数据密切相关。

Finite Density Condensation and Scattering Data: A Study in ϕ⁴ Lattice Field Theory

C. Gattringer, M. Giuliani, and O. Orasch

Phys. Rev. Lett. 120, 241601 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.241601

喷注主题：在对撞中分解开夸克和胶子

本文介绍一个从对撞数据中鉴别喷注基本类别的理论框架。由于喷注中可观测量分布与各主题之间存在密切的数学关系，因此我们可以将最新技术应用于“主题建模”，以从数据中提取喷注信息，而不需要模拟或理论的输入。作为部分子淋浴样本的概念证明，作者应用喷注主题来确定夸克和胶子的喷注分布。作者还从混合的Z+喷注样本中分别确定夸克和胶子的快度谱。尽管喷注定义于强子级多微分截面，但人们还可以根据第一原理理论计算来预测喷注主题，这对于如何在领头阶之外定义夸克和胶子喷注有潜在的意义。这项研究表明，在大型强子对撞机的各种背景下，喷注对于提取潜在的喷注分布和分数非常有用。。

Jet Topics: Disentangling Quarks and Gluons at Colliders

E. Metodiev and Jesse Thaler

Phys.Rev. Lett. 120, 241602 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.241602

Sachdev-Ye-Kitaev模型中的

混沌可积过渡

量子混沌是Sachdev-Ye-Kitaev（SYK）模型的显着特征之一，0+1维中有无限范围的两体相互作用的N Majorana 费米子作为全息的玩具模型吸引了很多人的兴趣。在本文中，作者通过解析和数值分析显示具有额外的单体无限范围随机相互作用的广义SYK模型（其是红外的相关扰动）仍然是量子混沌并在高温和固定值的微扰处保留其大部分全息特征。然而以泊松统计给出的Lyapunov指数和谱关联消失为特征的混沌可积过渡发生在一个取决于扰动强度的温度。作者进一步推测了这种转换的引力对偶。

Chaotic-Integrable Transition in the Sachdev-Ye-Kitaev Model

A. García-García, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 241603 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.241603

在高动量希格斯事件中

寻找超出标准模型的新物理

本文在具有一个或多个高动量希格斯玻色子H的事件中寻找超出标准模型的新物理，H衰变到一对b夸克和与缺失的横向动量。该研究使用对应于积分亮度为35.9 fb^-1的来自于CMS探测器在质子-质子碰撞中质心能量为13 TeV处收集的数据。分析中利用基于喷注子结构的新的b夸克标注技术识别来自H→bb¯的喷注。事件按H标记喷注的多重性、喷注质量和缺失的横向动量进行分类。未观察到标准模型预期的显着偏差。在超对称性（SUSY）的情况下，该研究限制了gluinos的对产生横截面，假定gluinos衰变到夸克对、H（或Z）和最轻的SUSY粒子LSP（通过次最轻的SUSY粒子NLSP）。由于NLSP和LSP之间存在大的质量分裂，并且NLSP衰变到H的分支比为100%，gluino质量的下限被认定为是2010 GeV。

Search for Physics Beyond the Standard Model in Events with High-Momentum Higgs Bosonsand Missing Transverse Momentum in Proton-Proton Collisions at 13 TeV

A. Sirunyan et al. (CMS Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 120, 241801 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.241801

在p¯p→Z/γ∗→ℓ+ℓ−事例中

测量有效弱混合角

本文利用Tevatron的D0探测器收集的质心能量为1.96 TeV、积分亮度为8.6fb⁻¹的数据，测量了pp¯→Z /γ^*→μ⁺μ^-过程中的有效弱混合角参数sin²θ_eff^ℓ。sin²θ_eff^ℓ[μμ] = 0.23016±0.00064的测量值进一步与pp¯→Z /γ^*→e⁺e^-过程的测量结果相结合，给出sin²θ_eff^ℓ [comb] = 0.23095±0.00040。这一组合结果是在强子对撞机上进行的单一实验中最精确的测量结果，也是使用Z /γ^*与轻夸克耦合的最精确测量。

Measurement of the Effective Weak Mixing Angle in p¯p→Z/γ∗→ℓ+ℓ−Events

V. Abazov et al. (The D0 Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 120, 241802 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.241802

QCD中保持手征性的对称性：

一种通用的随机矩阵模型

本文考虑一个随机矩阵模型，它插值在手征高斯酉集合和高斯酉集合之间，同时保留手征对称性。这个集合描述了交错费米子在3D QCD、高温下的4D QCD或有限同位旋化学势下的味对称破缺。该模型是一个Osborn型双矩阵模型，它等价于椭圆集合，但作者考虑奇异值统计而不是复杂的特征值统计。作者报道了配分函数的精确结果和狄拉克算子在QCD的ε区间中的微观水平密度。作者进一步将这些分析结果与矩阵模型的蒙特卡罗模拟进行比较。

Symmetry Transition Preserving Chirality in QCD: A Versatile Random Matrix Model

T. Kanazawa and M. Kieburg

Phys. Rev. Lett. 120, 242001 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.242001

有限磁场和化学势下的

Veneziano极限中的全息QCD

Gursoy等人使用改进的全息QCD模型，包括夸克在等离子体中的完全反向反应，研究了在有限磁场B、温度T和夸克化学势μ的强耦合下的类QCD规范理论。除了相图之外，作者还研究了夸克凝聚物作为T、B和μ函数的行为，并讨论了有限μ的（反）磁催化的命运。值得一提的是，作者观察到反向磁催化只存在于化学势的小值。这种全息夸克胶子等离子体中的声速表现出对热力学参数的有趣依赖性。

Holographic QCD in the Veneziano Limit at a Finite Magnetic Field and Chemical Potential

U. Gürsoy, M. Järvinen, and G. Nijs

Phys. Rev. Lett. 120, 242002 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.242002

η′→γπ⁺π⁻ 衰变动力学的精确研究

BESIII合作组利用模型依赖和模型无关的方法研究了η'→γπ⁺π^-的衰变动力学，该研究使用9.7×10⁵ J/ψ→γη'、η'→γπ⁺π^-的低背景数据样本，在BEPCII上用BESIII探测器记录的事件比先前实验的大2个数量级。在两种方法中，ω和ρ(770)-ω干涉的贡献首次在衰变η'→γπ⁺π^-中被观测到。此外，模型相关方法需要来自box-反常或ρ(1450)共振的贡献，而衰变振幅的过程特定部分是以独立于模型的方法确定的。

Precision Study of η′→γπ⁺π⁻ Decay Dynamics

M. Ablikim et al. (BESIII Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 120, 242003 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.242003

原子核物理

责编：耿立升

相对论重离子碰撞中守恒荷的扩散

作者证明了扩散流不仅仅依赖于其自身相应的荷密度的梯度，而且不同扩散荷之间还存在耦合。这是由于某一个荷密度的梯度可能会生成另一个荷的耗散流。在这种构想下，荷的扩散系数最好被视为一个矩阵，其对角元为通常的荷扩散系数，而非对角元为不同流之间的耦合系数。在此文中，作者完成了对热和密集核物质，包括重子，电和奇异荷的完整的扩散系数矩阵的首次计算。他们发现重子的扩散流不仅受其自身荷梯度的强烈影响，还受到它与奇异荷的梯度的耦合的影响。电和奇异荷的梯度都会对电荷的扩散流产生重大的影响，而奇异和重子荷的梯度则对奇异荷的扩散流来说举足轻重。

Diffusion of Conserved Charges in Relativistic Heavy Ion Collisions.

Moritz Greif, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 242301 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.242301

原子、分子与光学

导读：宋新秀；责编：严运安

锥形交叉点的超快X射线光谱学

超快X射线源的持续发展为探测光激分子的复杂非绝热耦合结构动力学和电子动力学提供了强有力的新手段。这些非玻恩-奥本海默效应受被称为锥形交叉点的一般电子简并性控制，其在被激发分子的电子-核动力学中起着类似于在过渡态中的关键作用。利用高级从头算量子动力学模拟，本文研究了随后激发到其S₂（ππ*）态的典型不饱和有机发色团和乙烯的时间分辨x射线吸收能谱（TRXAS）和时间分辨x射线光电子能谱（TRXPS）。而TRXAS尤其对后续动力学的各个方面都高度敏感。这些X射线光谱显示了锥形交叉点附近的波包动力学特征，与由核动力学驱动的电荷定位效应有关。鉴于激发态动力学中电荷定位的普遍性，我们相信超快X射线光谱学为直接观察圆锥形交点周围的动力学提供了独特且强大的途径。

Ultrafast X-Ray Spectroscopy of Conical Intersections

S. Neville, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 243001 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.243001

具有三体相互作用的

一维费米子系统的量子异常与热力学

本文发现一个由三种一维费米子构成带有吸引的三体相互作用的体系具有与含二体接触力的二维费米子的异常直接相关的尺度异常。此外，本文还进一步证明了，这两种情况（以及它们的多种类概括）是唯一具有尺度异常的接触相互作用的非相对论系统。虽然二维情况都众所周知，并且多年来一直在实验和理论上受到研究，但这里介绍的一维情况却仍未被探索。对于后者，本文计算了那些异常对态方程的影响，态方程是通过对三体力的Tan接触的泛化而出现的，并且确定了在有限温度下的压力。另外，作者还证明了三阶维里系数与二维二体情况下的二阶系数成正比。

Quantum Anomalyand Thermodynamics of One-Dimensional Fermions with Three-Body Interactions

J. E. Drut, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 243002(2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.243002

超冷费米子Hubbard系统的量子态操纵

在量子模拟中获取新的机制需要开发新的量子态制备技术。本文作者在一个方形晶格上展示了双组分排斥Fermi-Hubbard模型的强关联多体态的量子态操纵。本文实验方案中，利用了通过熵重新分配创建的超低熵双倍频带绝缘体。在隔离了带状绝缘体后，作者改变了潜在的势能，将其扩展到一个半满的系统。最终实现的多体态显示出了强反铁磁相关性和低于交换能量的温度。作者观察到了熵的增加，并发现这可能是由该方案最后一步中的多体物理学造成的。该技术对研究低温冷原子晶格模型具有重要的应用前景。

Quantum State Engineering of a Hubbard System with Ultracold Fermions

Christie S. Chiu, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 243201 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.243201

蓝宝石腔内纳米尺度

原子蒸气层的集体Lamb位移

[编辑推荐语]在两个蓝宝石窗口之间限定的钾原子纳米层的中的集体Lamb位移的测量表明，介质中光的通常电动力学不能解释本文的实验观察结果。

为了研究集体Lamb移位的起源和有效性，本文实验测量了光在一个纳米厚度的腔中的通过密集的钾蒸汽介质的近共振透射。包含了纳米腔中多次反射的完整模型可以精确地再现观察到的线形。通过从腔效应中去卷积，模型可以提取密度相关的位移和大量原子媒质共振的宽度。作者还观察到这种位移与介质厚度之间的意外的依赖性，这种额外依赖需要进一步的实验和理论研究。

Collective LambShift of a Nanoscale Atomic Vapor Layer within a Sapphire Cavity

T. Peyrot, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 243401 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.243401

一维Spinor玻色气体的

普适性和量子临界性

本文主要研究了在分离真空和铁磁液体区域的量子临界点附近的具有接触相互作用的双组分一维玻色气体的普适热力学。作者发现量子临界区域属于自旋退化不可穿透的粒子气体的普遍性类别，令人惊讶的是，它与单组分情况非常不同，并且可用比热峰值来确定它的边界。另外，作者还证明了量化热涨落和量子涨落相对强度的可压缩性威尔逊比可以很好地判别量子临界点附近的量子态。值得注意的是，在Tonks-Girardeau体系中，普遍接触发展出来一个明显的最小值，显示当温度升高时动量分布会逆直觉变窄。这种动量重构也存在于低和中动量中，标志着从铁磁到自旋非相干Luttinger液相的转变，并且可以在当前用光晶格中的超冷原子气体实验中检测到。

Universality and Quantum Criticality of the One-Dimensional Spinor Bose Gas

Ovidiu I. Pâţu, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 243402 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.243402

排斥玻色-费米混合物中分相态的界面探测

本文探测了相分离的玻色-费米混合物之间的界面，该混合物由位于⁶Li的大费米海的一个⁴¹K的小玻色-爱因斯坦凝聚物组成。通过测量不同种类间排斥力的不同强度的三体重组损失，作者量化了两个组分之间的残余空间重叠。与数值平均场模型的比较显示凝聚玻色子的动能项对于将薄界面维持在相分离区域中的重要性。本文的实验结果最终证明了在有限尺寸系统中的相变的相应平滑。

Probing the Interface of a Phase-Separated State in a Repulsive Bose-Fermi Mixture

Rianne S. Lous, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 243403 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.243403

电信带中单光子的原子来源

固体中的单原子和类原子缺陷是量子网络理想的量子光源和存储器。然而，大多数原子跃迁位于电磁光谱的紫外-可见部分，在光纤中的传播损耗非常大。本文首次观察到了来自固态主体中单个Er³⁺离子的单个光子的发射，其1.5μm处的光学跃迁位于电信带中，从而允许光纤中的低损耗传播。这是通过将Er³⁺离子与硅纳米光子结构集成来实现的，导致了光子发射速率增加了超过650倍。几十个不同的离子可以在单个设备中被寻址，磁场中线的分裂也证实了光学跃迁耦合到Er³⁺离子的电子自旋上。这些结果是基于可调节的硅纳米光子体系结构为实现光子的远程量子网络和确定性量子逻辑迈出的重要一步。

Atomic Source of Single Photons in the Telecom Band

A.M. Dibos, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 243601 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.243601

二维Chern绝缘体沿定制光路的

光学螺线Floquet调制和管量化电荷泵浦

插入一个由薄电磁线圈产生的局部磁通量在量子霍尔物理学的假想实验中起着重要的作用。通过将量子气体显微镜单点寻址的能力与人工磁场的Floquet调制相结合，作者提出了一种实现光栅中局部螺线管型磁场的方案。作者证明了这种方法可以用来操纵和探测拓扑Chern绝缘体的基本激发。这包括了量子化的绝热电荷沿着块体内的定制路径的泵浦以及边缘模式的受控激发。

Floquet Engineering of Optical Solenoids and Quantized Charge Pumping along Tailored Paths in Two-Dimensional Chern Insulators

Botao Wang, etal.

Phys. Rev. Lett. 120, 243602 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.243602

海森堡原理极限下的Rabi光谱学

使用纠缠态可以将光谱学的基本限制提高到超出标准量子极限。在这里，本文不是去探究纠缠态的相在局部振荡器上的自由演化过程，而是通过一个横向场来探测在一个Ising自旋哈密顿量下最初可分离的双原子寄存器的演化。由此产生的相关自旋旋转谱的宽度是不关联旋转谱的一半。作者使用双离子晶体在⁸⁸Sr ⁺的光时钟电四极距跃迁上实现了理想的海森堡极限的Rabi光谱方案，然后进一步证明根据初始状态，在整个希尔伯特空间的两个正交子空间中可以发生关联旋转，产生两个离子的平均跃迁频率或与它们平均频率的差的纠缠增强光谱。使用相关自旋旋转可能会发展出改善时钟稳定性的新方法。

Toward Heisenberg-Limited Rabi Spectroscopy

Ravid Shaniv, etal.

Phys. Rev. Lett. 120, 243603 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.243603

固体中电子自旋团簇的相干动力学传感

本文报道了固态下全同电子自旋之间的相干自旋交换，这是实现室温固体中电子自旋寄存器完全量子控制的关键一步。在金刚石衬底中，单个氮空位（NV）中心借由磁偶极相互作用相干地耦合到两个相邻的空位S =1/2暗电子自旋。作者通过详细的光谱学来量化NV-电子和电子-电子耦合，并与强相互作用下的自旋模型的一致性很好。电子-电子耦合使得作者能够观察到固态中的电子自旋之间的相干触发器动态变化，这个过程在NV态中会在适合的条件下发生。最后，为演示相干控制，作者选择性耦合并传输NV和电子自旋对之间的偏振。本文的发现能够在可扩展的室温量子处理器中实现快速量子门操作和量子态转移。

Sensing Coherent Dynamics of Electronic Spin Clusters in Solids

E.L. Rosenfeld, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 243604 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.243604

复杂介质中的电磁螺旋

对旋光密度人们通常讨论的是单色电磁场在自由空间中的情形，它在与手性分子或纳米粒子的作用中也起着重要作用。本文介绍了色散各向同性介质中的旋光密度。作者的定义与光学介质中的双正交Maxwell电磁和布里渊能量密度以及最近引入的正则动量和光在色散介质中的自旋一致。文中作者列举了一些例子，包括电介质中的电磁波，负折射率材料和金属，以及介质中的光与手性和磁电分子的相互作用。

Electromagnetic Helicityin Complex Media

F. Alpeggiani, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 243605 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.243605

非线性动力学和流体力学

责编：兰岳恒

半导体高次谐波的极化分析研究

可利用线偏振中红外激光脉冲对硒化镓高次谐波的偏振特性进行研究。在高电场的作用下，出现了奇次谐波的垂直极化分量，这在低电场中不存在，而且不能用微扰非线性光学来解释。二维单波段模型的发展表明，固体能带的各向异性曲率在布里渊区外部显著，诱发了垂直奇次谐波的产生。该模型通过三维量子力学模拟验证，重现了奇次谐波的方向依赖性。量子力学模拟还揭示出奇数和偶数次谐波分别主要由带内电流和带间极化产生。这些实验和理论演示清楚地表明了固体的能带结构与奇次谐波极化特性之间的强烈联系。（柴咪莎）

Polarization-Resolved Study of High Harmonics from Bulk Semiconductors

Keisuke Kaneshima, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 243903 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.243903

用于超快电子动力学

直接成像的X射线和频衍射

来自基态分子的X射线衍射产生了它们电荷密度的图像，因此时间分辨的X射线衍射可以监测原子核的运动。然而，由于核电子压倒性的贡献，光激发下的价电子密度变化几乎不能用常规衍射技术来监测。研究者们提出了一种新型自由电子激光源所能实现的非线性X射线技术，可以提供价电子激发的空间电子密度图像。用可见光泵和宽带x射线衍射脉冲进行的和频生成技术产生过渡电荷密度的快照，表示光激发时的电子密度变化。该技术可以用施主或受主取代的二苯乙烯中光学诱导电子动力学的过渡电荷密度成像来模拟说明。（柴咪莎）

X-Ray Sum Frequency Diffraction for Direct Imaging of Ultrafast Electron Dynamics

Markus Kowalewski, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 243902 (2018).

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.243902

通过弯曲超材料之间的自旋相关几何相的

协变变换来控制表面等离激元

广义相对论使用弯曲时空来描述加速系。基于不同参考系间的协变变换，粒子在不同弯曲时空中的运动可视为等效物理过程。在此次研究中，研究者们使用一维弯曲超材料来模拟弯曲时空中的加速粒子。不同曲线形状的结构被用来模拟不同的加速系。沿着结构的不同几何相位被用来模拟框架中的不同运动。利用广义相对论的协变原理，得到基于时空变换如洛伦兹变换和共形变换的等价纳米结构。通过这种方式，可以发现许多协变结构在自旋光子激发时产生相同的表面等离激元场。基于重力中的Rindler度量，一种新的加速离子束可以被获得，即Rindler离子束。在这种基于几何相位梯度的系统中可以获得非常大的有效指数。这种协变设计方法可以扩展到许多其他光学介质中去。（柴咪莎）

Controlling Surface Plasmons Through Covariant Transformation of the Spin-Dependent Geometric Phase Between Curved Metamaterials

Fan Zhong, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 243901 (2018).

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.243901

基于激励抑制振荡的Kuramoto模型

Kuramoto模型（KM）是研究大量振子出现节律活动的理论范式。节律发生的一个显著例子是大型神经元网络中兴奋性（E）和抑制性（I）细胞之间的反馈回路。然而，尽管EI反馈机制在大脑振荡的产生中起着核心作用，但KM是否有足够的生物实质来描述它仍然未知。在这里，研究者们推导出了两类振子的KM，它充分说明了基于EI的神经元节律的发生，并且像原始的KM，在很大程度上可以解析求解。他们的结果为分析大规模神经元振荡提供了强大的理论工具。（柴咪莎）

Kuramoto Model for Excitation-Inhibition-Based Oscillations

Ernest Montbrió, Diego Pazó

Phys. Rev. Lett. 120, 244101 (2018).

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.244101

平面Couette湍流中

雷诺剪应力的尺度间逆传递

壁面附近的小尺度结构和远离壁面的大尺度结构之间的相互作用随着壁面湍流雷诺数的增加而变得越来越重要。虽然由大到小的结构自上而下的影响是众所周知的，但不清楚靠近墙壁的小尺度是否也会影响远离墙壁的大尺度。Kawata等人表明，雷诺剪应力在整个通道中从小尺度传递到大尺度，从而证明小尺度近壁结构确实起到了保持远壁大尺度结构的作用。这与从大尺度到小尺度的湍流动能传输形成对比。雷诺剪应力的这种“逆”尺度传输最终支持了大尺度上的湍流能量产生。（张聪）

Inverse Interscale Transport of the Reynolds Shear Stress in Plane Couette Turbulence

T. Kawata and P. Henrik Alfredsson

Phys. Rev. Lett. 120, 244501 (2018).

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.244501

大初始分离条件下的湍流对分散

通过引入一个新的时间尺度τ_v0，Ron Shnapp等人给出了湍流对分散在大初始分离(η< r0 < L )条件下的推广，它反映了初始条件在时间τ=0时的持久性。中等雷诺数下的三维拉格朗日示踪实验结果表明，时间尺度短于涡翻转时间尺度的湍流对，像处于理查德森超扩散区一样分离，服从⟨Δr²⟩∝τ³。这些条件采样对的延迟时间(穿过Δr=ρr₀的时间)分析给出ρ^2/5的标度率。（张聪）

Generalization of Turbulent Pair Dispersion to Large Initial Separations

Ron Shnapp and Alex Liberzon

Phys. Rev. Lett. 120, 244502 (2018).

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.244502

混沌中的秩序:

湍流产生的内波慢慢翻转平均流

Louis-Alexandre等人通过直接数值模拟证明，周期性振荡的平均流可由湍流产生的内波自发形成。Louis-Alexandre等人考虑一个最小的物理模型，其中流体自组织在与稳定分层相邻的对流层中。内波被湍流对流运动激发后，非线性相互作用产生平均流，其翻转时间比波动周期长得多。Louis-Alexandre等人的结果首次证明，对流、波动和平均流动引起的三尺度动力学是内禀的，因此可以在许多天体物理和地球物理流体中发生。Louis-Alexandre等人讨论了在绕过湍流的简化模型中再现平均流的工作。并证明了由于对流的混沌性质而产生的波动间歇性在平均流动力学中起着关键作用，因此不能仅用湍流运动的二阶统计量来捕捉平均流动力学。（张聪）

Order Out of Chaos: Slowly Reversing Mean Flows Emerge from Turbulently Generated Internal Waves

Louis-Alexandre Couston, et al

Phys. Rev. Lett. 120, 244505 (2018).

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.244505

流体动力学相互作用

驱动湍流中液滴的极小尺度聚集

Yavuz等人对湍流中的液滴进行三维粒子示踪测量。液滴显示出众所周知的惯性粒子钟爱浓度，并在最小尺度上具有额外的极端聚集。Yavuz等人以两个球体的斯托克斯流描述为基础，从理论上解释了这种附加的聚集现象，包括它们之间的流体动力相互作用和小惯性摄动展开。（张聪）

Extreme Small-Scale Clustering of Droplets in Turbulence Driven by Hydrodynamic Interactions

M. A. Yavuz, et al

Phys. Rev. Lett. 120, 244504 (2018).

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.244504

热毛细效应引起的非局域和非线性

表面等离子体激元及空间光孤子

Shimon Rubin等人研究了表面等离子体极化激元（SPPs）在金属表面上的传播，金属表面附着了一层液态电介质薄膜。由于SPP与导体电子等离子体的耦合，固有存在的欧姆损耗会引起由热毛细效应驱动的温度梯度和流体形变，这导致有效介电常数的非线性和非局部变化。后者延伸到最高光强度区域之外并构成影响SPP传播的新型热自诱导机制。Shimon Rubin等人推导了描述低强度SPP束传播的非线性和非局域薛定谔方程，解析上和数值上都表明它支持一种新颖的空间光孤子激发。（胡婧）

Nonlocal and Nonlinear Surface Plasmon Polaritons and Optical Spatial Solitons Induced by the Thermocapillary Effect

Shimon Rubin and Y. Fainman

Phys. Rev. Lett. 120, 243904 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.243904

在结构化的、平坦的、润滑的

疏水表面上极端疏液性质的起源

目前有三种主要类型的防液表面：微米或纳米结构的超疏水表面，用“液态”聚合物刷接枝的平坦表面和润滑表面。尽管最近取得进展，但对这些表面上液滴行为差异的力学解释仍在争论中。Dan Daniel等人使用亚微米级精确度的悬臂力传感器，以不同的速度U = 0.01-1 mm/s测量作用在这些表面液滴上的耗散力,并将其与在高空间（微米）和时间（<0.1s）分辨率下使用光学干涉测量法观察到的接触线动力学相关联。由于在接触线处非常不同的物理机制，Dan Daniel等人发现耗散力与超疏水表面上的速度无关，但与平面和润滑表面上的速度非线性相关。这里介绍的技术和见解将为今后有关防液表面的工作提供参考，并能够协助其合理设计。（胡婧）

Origins of Extreme Liquid Repellency on Structured, Flat and Lubricated Hydrophobic Surfaces

Dan Daniel, et al

Phys. Rev. Lett. 120, 244503 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.244503

等离子体与束物理

责编：陈少永

对流等离子体中丝化电流的

破坏和磁场的各向同性化

Ruyer等人研究了弱磁化对流等离子体中由Weibel或丝化不稳定性产生的丝化电流的稳定性。研究发现载流离子与纵向漂移扭曲模的共振能够使电流丝发生强烈形变直至最终崩溃。理论分析预测了共振模的波长、增长率以及饱和量级，其结果通过三维particle-in-cell模拟得到了证实。此外，对流等离子体的自洽模拟结果表明，漂移扭曲模对电流的减小起主导作用，同时也是磁场各向同性化过程中导致无碰撞激波形成的重要因素。（杨生鹏）

Disruption of Current Filaments and Isotropization of the Magnetic Field in Counterstreaming Plasmas

C. Ruyer and F.Fiuza

Phys. Rev. Lett. 120, 245002 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.245002

国家点火装置上实现

聚变能输出大于内爆壳动能

LePape等人在国家点火装置（NationalIgnition Facility）上进行了一系列低温、分层的氘氚(DT)内爆实验，首次产生了聚变能输出，且输出的能量是内爆壳动能峰值的两倍。这些实验利用具有三脉冲激光(1.5ns内1.5 MJ)的高密度碳烧蚀体辐照低充气(0.3mg/cc的氦)的裸露贫铀靶腔，使靶腔辐射温度峰值接近290 eV。因此，由非烧蚀高密度碳和DT低温层组成的内爆壳的速度被驱动至380 km / s量级，其动能峰值接近21 kJ，此动能下的DT中子产额曾经达到1.9×10^16(炮号N170827)，对应的聚变能输出为54 kJ。现在，限制内爆进一步发展的时间依赖的低模式不对称已经得到控制，这增加了热点的压缩，并导致了在实验室实验中从未达到过的热点面密度（ρr约0.3 g/cm²）和滞止压强（约360Gbar）的实现。（秦晨晨、牟茂淋）

Fusion Energy Output Greater than the Kinetic Energy of an Imploding Shell at the National Ignition Facility

S. Le Pape, etal

Phys. Rev. Lett. 120, 245003（2018）

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.245003

DIII-D中热脉冲向磁岛传播期间

湍流与温度调制的迟滞关系

Ida等人首次研究了环形等离子体中热脉冲向磁岛传播期间湍流与温度调制的迟滞关系。密度涨落和电子温度调制的Lissajous曲线表明，密度涨落传播快于磁岛O点附近的热脉冲传播。这种更快的密度涨落传播是湍流从磁岛X点扩散到O点的实验证据。（阳青程，牟茂淋）

Hysteresis Relation between Turbulence and Temperature Modulation during the Heat Pulse Propagation into a Magnetic Island in DIII-D

K. Ida, et al

Phys. Rev. Lett. 120, 245001（2018）

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.245001

凝聚态物理：结构

责编：马天星

在压缩纳米多孔材料的声发射中

加速地震释放无临界破坏的实验证据

当接近宏观破坏时，外部应力材料中声发射（AE）事件的总能量是发散的。数值模型和概念模型认为，这种加速地震释放（ASR）是一种接近极限破坏临界点的途径。本文中，作者报道了在三种硅基（SiO₂）纳米多孔材料中软单轴压缩时的ASR。其中AE能量的分布不是临界奇点而是固定的，活动速率的变化足以证明是多周期ASR的存在导致了明显的脆性破坏事件。作者指出，在AE统计中瞬态硬化机制可以抑制临界破坏。一些由实验估计的临界指数与平均场模型得到的结果一致，而其它指数则需要根据摩擦和裂缝雪崩模型的结果做进一步的解释。（黄通昀）

Experimental Evidence of Accelerated Seismic Release without Critical Failure in Acoustic Emissions of Compressed Nanoporous Materials

Jordi Baró, etal.

Phys. Rev. Lett. 120, 245501 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.245501

玻璃质声子预示

形状记忆合金中的应变玻璃态

形状记忆应变玻璃是具有玻璃状缓慢弛豫特性和纳米畴的阻挫铁弹性材料。有可能通过退火将NiCoMnInHeusler合金从马氏体转变合金改变为非转变应变玻璃，但是在转变温度以上的短程或长程序中，最小差异也是明显的——尽管退火样品中存在结构弛豫和0.18%的晶格膨胀。通过使用中子散射方法，在远高于转变温度时，我们在应变玻璃中发现了玻璃状声子阻尼，而不是转变金属。阻尼发生在位移匹配马氏体转变的模式下。第一性原理计算的结果说明，应变玻璃并非来源于转变应变钉扎(transformationstrain pinning)，而是由无序共振态穿过费米能级时破坏了潜在的电子不稳定性所致。（王婧瑶）

Glassy Phonon Heralds a StrainGlass State in a Shape Memory Alloy

P. J. Stonaha and I. Karaman, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 245701 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.245701

是什么导致了金属表面化学气相沉积法

生长石墨烯的台阶积累效应？

在通过化学气相沉积（CVD）生长石墨烯的方法中，压缩应变弛豫一直被认为是在CVD形成石墨烯过程中金属表面台阶积累（SB）的主要原因。本文通过将理论研究和实验观察相结合，作者证明了即使在没有压缩应变时，SB效应也可以发生；此时，可通过石墨烯下方金属吸附原子的快速扩散和在台阶附近石墨烯覆盖层弯曲能的释放来实现SB。基于这种新的理解，Yi等人用其解释了一些实验结果，例如SB对温度的依赖性，以及SB对石墨烯薄膜厚度的依赖性。这项研究还表明，SB是一种普遍现象，它在所有的覆盖着二维（2D）薄膜材料的基底中均可发生。（张陆峰）

What Drives Metal-Surface Step Bunching in Graphene Chemical Vapor Deposition?

Ding Yi, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 246101 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.246101

凝聚态物理：电子性质

责编：袁喆，马锋杰，沈卡

在三轨道哈伯德模型中

电荷转移引起的磁振子劈裂

自从高温超导发现以后，对多层铜氧化物中的自旋激发态及其与非传统超导性联系的认识一直都不明确。本文中，Wang等人通过计算三轨道哈伯德模型的动力学自旋结构因子，揭示了自旋激发态与高临界温度材料中各种控制因素之间的关系，表明沿布里渊区轴线和对角线上自旋色散关系存在差异。进一步分析表明，激发态的绝对能量尺度和动量依赖主要对有效电荷转移能量敏感，而原位（on-site）库仑相互作用的变化对色散关系的细节影响不大。而在布里渊区轴向和对角方向上的自旋激子的分裂由于受顶端氧位置以及铜氧化物结构的影响，将随着电荷转移能量的增加而减小。（刘钱）

Magnon Splitting Induced by Charge Transfer in the Three-Orbital Hubbard Model

Y. Wang et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 246401 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.246401

相边界上光增强的自旋涨落和d波超导性

近年来随着泵浦探针仪器的发展，时域技术已被广泛应用于复杂量子材料的研究，例如操控强关联材料中已有的序参量和引入新的物态。本文中，Wang等人利用时间分辨的精确对角化方法，对Mott-Peierls体系中的泵浦动力学行为进行数值研究。结果显示，当体系中存在具有相互竞争的电荷和自旋密度波时，若系统位于量子相边界附近，利用光可诱导系统展现出d波超导性。通过对自旋、电荷和超导磁化率的演化进行分析，作者证明在平衡状态下的亚主导态可以通过对电荷序的光化来稳定，从而使超导现象出现并占据主导地位。该研究为设计平衡状态下的新状态提供了新方法。（刘钱）

Light-Enhanced Spin Fluctuations and d-Wave Superconductivity at a Phase Boundary

Y. Wang et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 246402 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.246402

非厄米性人造声学氮化硼中的谷物理

在凝聚态物理中，将谷看作类似于赝自旋的新自由度来处理粒子或波，已成功预测了许多有趣的物理现象。在本文中，Wang等人在宇称-时间对称的人造声学氮化硼结构中引入增益和损耗，研究非厄米效应对谷相关输运的影响。结果表明，在体系增益和损耗因子的调控下，氮化硼中处于声学支的谷态和谷投影的边缘态展示出区别于宇称-时间对称性破缺体系中的异常行为，这些谷态和谷投影的边缘态可以被调整为衰减态或放大态。该发现为传感和通信应用的高级波控制提出了新的可能方案。（刘钱）

Valley Physics in Non-Hermitian Artificial Acoustic Boron Nitride

M. Wang et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 246601 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.246601

无序Hubbard链中的自旋欠扩散

[编辑推荐语]无序一维Hubbard模型的一种新的有效哈密尔顿量回答了此模型中为什么电荷而非自旋局域化的问题。

Kozarzewski 等推导和研究了一种有效自旋模型来解释具有强无序势能的一维Hubbard模型中的反常自旋动力学。假设电荷是局域化的，他们的结果表明，自旋是非局域的，且它们的欠扩散输运源于自旋交换相互作用的一种奇特的随机分布。与欠扩散相关的指数由Anderson局域化长度和电子密度决定。尽管解析推导是在低粒子密度时成立，整个模型的数值结果揭示了直至半填充时的定性一致性。（方子明）

Spin Subdiffusion in the Disordered Hubbard Chain

Maciej Kozarzewski, et al

Phys. Rev. Lett. 120, 246602 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.246602

模型电化学反应的第一性方法：

了解镁腐蚀背后的基本机制

由于固体-液体界面处的电化学反应存在，电催化、燃料电池以及防腐蚀等技术的发展仍面临着挑战。虽然近年来已提出了相关方法解决该问题，但是这些方法都仅限于质子体系，对于电子体系的讨论却相对较少。本文中，Surendralal等人结合半导体物理和腐蚀科学的概念，利用标准密度泛函理论，使受控电化学系统的第一性原理计算得以实现。为了演示这种方法的可行性，作者研究了阳极极化下水-镁界面初始腐蚀过程中所发生的化学反应,并从原子层面解释了阳极氢演化的起源。（刘钱）

First-Principles Approach to Model Electrochemical Reactions: Understanding the Fundamental Mechanisms behind Mg Corrosion

S. Surendralal et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 246801 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.246801

碳纳米管中

近藤电荷动力学的纳米机械表征

在半导体量子点作为库仑阻塞系统时，近藤效应在奇数占据下表现为零偏压下微分电导的极大值点。Götz等人利用悬浮碳纳米管横向振动的共振作为其嵌入量子点的电荷探测器，研究了量子点和导线之间存在强近藤耦合的情形。作者证明尽管大近藤电导都由奇数电子数贡献，奇偶量子点占据数间的充电行为仍然非常相似。当近藤电导由更高阶过程引起，一种限于依次遂穿的模型也足以描述时间平均电荷。出现最大电流和最快电荷增加时的门电压展现出一种特性性相对偏移，这种偏移随着温度增加受到抑制。这些发现与近藤强关联量子点模型符合得很好。(李松)

Nanomechanical Characterization of the Kondo Charge Dynamics in a Carbon Nanotube

K. Götz et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 246802 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.246802

在Cu/Nb和Cu/Nb/Co薄膜中

观测到反常迈斯纳屏蔽

[编辑推荐语]在Cu/Nb和Cu/Nb/Co中发现迈斯纳效应的显著增强。

Flokstra等人使用μ子自旋旋转观测了Nb, Cu/Nb和 Cu/Nb/Co薄膜中磁通的空间分布。作者发现当把一层40nm厚的Cu贴在一块50nm厚的孤立Nb薄膜时，磁通排斥效应会显著增强。这层额外的Cu也表现出迈斯纳效应并且其排斥磁通的能力至少与Nb相当。这些结果被基于准经典格林函数的理论计算所证实。作者还发现在Nb底部增加一磁性Co薄层时磁通排斥效应会进一步增强。超导和铁磁性之间这种机理不明的协同耦合可能对超导自旋电子学的发展具有重要意义。(李松)

Observation of Anomalous Meissner Screening in Cu/Nb and Cu/Nb/Co Thin Films

M.G. Flokstra et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 247001 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.247001

反铁磁量子临界点附近电荷序的脆弱性

许多强关联材料的相图都展现了量子临界点，而在具有反铁磁序的系统中，这些量子临界点附近会出现不同寻常的超导性。在本文中，Wang等人使用了没有符号问题的量子蒙特卡洛模拟研究了反铁磁量子临界点附近电荷序和超导性的相互作用。作者指出当电子色散关系满足粒子-空穴对称时，系统具有SU(2)对称性，这说明d波超导性和具有d波形式因子的电荷序简并。尽管SU(2)对称性在低能下仍旧保持，但是轻微的粒子-空穴对称性破缺会迅速解除这种简并。故超导不稳定性会引起对电荷序的强烈抑制。作者还在反铁磁相变过程中发现了电荷序波矢从对角线到轴线的移动。作者们讨论了以上结果对反铁磁量子临界金属的普适相图和理解实验上观测到的铜酸盐电荷序的意义。(李松)

Fragility of Charge Order Near an Antiferromagnetic Quantum Critical Point

Xiaoyu Wang et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 247002 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.247002

Shastry-Sutherland模型的

动力学和不稳定性

由于存在精确可解的基态及磁化平台等特殊性质，Shastry-Sutherland模型（SSM）已成为研究阻挫量子磁性材料的常用模型。在处理SSM时，常用的方法是微扰法和经典数值法。由于这些方法本身的局限性，使得量子相图的认识一直存在争议。本文中，作者利用变分法，在热力学极限下，研究了SSM二聚体的激发谱。该方法可以输出所有可能通道中的关联函数，从而可以分析外磁场下量子相变过程中的序参数。结果显示，和J′/J相图相比，该相由于单态或多三态的凝缩效应，具有最高磁化率。同时，作者除了发现已报道过的反铁磁自旋向列相和plaquette自旋向列相，还发现了两种不同的不稳定性：条纹磁序和plaquette序。（刘钱）

Dynamics and Instabilities of the Shastry-Sutherl and Model

Z. Wang and C. D. Batista

Phys. Rev. Lett. 120, 247201 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.247201

受对称性保护的拓扑相中的Z_N贝利相

Kariyado等人证明了Z_N贝利相位是一种表征强关联体系中受对称性保护的拓扑相的很力工具，并且可以在尺寸较小的系统中通过数值方法直接计算得到。Z_N贝利相位定义在称为人工布里渊区的局域规范扭转的N-1维参数空间中，合适的积分路径能够确保贝利相位的严格量子化。作者具体研究了两个一维玻色子模型，即SU(3)和SU(4) Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki模型，发现它们的Z₃和Z₄贝利相分别包含拓扑相变的信息，从而证明了Z_N贝利相位的作用。作者还发现拓扑相变中Z_N贝利相位的严格量子化来源于人工布里渊区中的无能隙能带结构。(李松)

Z_N Berry Phases in Symmetry Protected Topological Phases

Toshikaze Kariyado et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 247202 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.247202

局部同构类准晶中的光局域化

Lin等人研究了从五边形准晶瓷砖面的局部同构(LI)类衍生出的光子准晶异质结连续体。这些瓷砖面是由五维超立方格子的直接投影获得的。他们展示了，除Penrose LI类唯一例外，所有其它LI类都会导致具有精确可预测和可调属性（频率，频率分裂和密度）的简并且实际上局域的态。他们的结果表明，局域化和可调节性是和被称为“可恢复性”的图案的数学属性有关，即只给定固定所有允许的小于某些界限的团簇的一组规则，可否唯一地指定瓷砖面。（方子明）

Light Localization in Local Isomorphism Classes of Quasicrystals

Chaney Lin, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 247401 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.247401

强关联二聚BEDT-TTF分子导体中

电子驱动铁电性的证据

通过对二聚分子导体κ-(BEDT-TTF)₂Hg(SCN)₂Cl进行介电常数和相对长度变化的测量，Gati等提供了由(BEDT-TTF)₂二聚体内电荷序驱动并通过与阴离子耦合而稳定的有序-无序型电子铁电性的证据。根据他们的密度泛函理论计算，这种材料的特点是适度的二聚化强度。因此，此类系统连接了在1/2填充时经常被近似为二聚体-莫特体的强二聚化材料，以及1/4填充时的非二聚化或弱二聚化体系间的空隙，表现出一种电荷有序。他们的结果表明，在关联κ-(BEDT-TTF)₂X盐中，二聚体内部电荷自由度特别重要，并且可以生成新奇的态，例如电子驱动的多铁性或电荷有序导致的准一维自旋液体。（方子明）

Evidence for Electronically Driven Ferroelectricity in a Strongly Correlated Dimerized BEDT-TTF Molecular Conductor

Elena Gati et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 247601 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.247601

Ta₂NiSe₅中激子绝缘体态的强耦合性质

Sugimoto 等使用基于密度泛函理论的电子结构计算以及有效模型的密度矩阵重整化群计算分析了测量得到的光导谱。他们的结果表明，与传统的描述相反，尽管事实上无相互作用能带结构是能带交叠的半金属而非小带隙半导体，Ta₂NiSe₅中预先形成的激子发生玻色-爱因斯坦凝聚。因此在转变温度以上系统不是半金属，而是具有有限带隙的预先形成的激子态。由强电子空穴吸引导致的新颖绝缘体状态因此在真实材料中得到实现。（方子明）

Strong Coupling Nature of the Excitonic Insulator State in Ta₂NiSe₅

Koudai Sugimoto et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 247602 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.247602

软物质与生物物理

责编：叶方富

细胞型物质中亚稳态能量的普遍特征

由细胞所组成的物质的机械平衡态是极为（亚）不稳定的，容易因为一些拓扑变化而相互分离。本文利用理论和模拟表明，对于一大类二维能量泛函（包括描述组织细胞层的能量泛函），近邻的亚稳态之间的局部能量差以及初态和基态间的全局能量差由简单的普适关系所主宰。经历T1相变时，边的瞬时长度信息足以描述局部能量变化。同时，利用边的初始长度分布可以成功预测全局能量差。本文也对模型参数给出了解析上的理解。(杨庆)

Universal Features of Metastable State Energies in Cellular Matter

S. Kim, Yiliang Wang, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 248001 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.248001

扭曲的弹性细丝束中的六角密排填充

现有的知识普遍认为，几何阻挫阻止了在扭曲的均匀细丝束中的六角密排填充。本文表明，由于几何膨胀和弹性收缩之间微妙的相消作用，弹性细丝束可以在大范围的扭曲下保持六角密排序。作者引入一个模型来描述胡克型细丝，该模型包含了细丝的拉伸弹性、径向和横向的压缩弹性。结果表明，这些弹性的组合效应对于保持细丝的六角密排序是必要的。(杨庆)

Persistence of Perfect Packing in Twisted Bundles of Elastic Filaments

Andreea Panaitescu et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 248002 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.248002

双相活性物质微分活性驱动下的不稳定性

活性压力可能导致收缩的凝胶和活组织的不稳定性。这里作者提供了一类流体动力学理论，将这些系统视为具有变化的活性和不同机械性质的两种相的混合物。作者发现两相的微分活性导致了均匀混合物经历了分层不稳定性。他们紧接着考察了这种不稳定性的非线性演化，描绘了最后图案的相图。本项研究补充了混合物其他类型的不稳定机制。该类不稳定性是由微分粘附、微分扩散、微分增长和微分运动所驱动的。(杨庆)

Differential Activity-Driven Instabilities in Biphasic Active Matter

C. Weber, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 248003 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.248003

从次扩散到正常扩散的逐渐过渡：

蛋白质表面水的多体效应

[编辑推荐语]实验、模拟和建模组合揭示了水分子在蛋白质表面的反常扩散。

蛋白质表面的结合水通过氢键作用，影响并决定了生物大分子的结构，动力学及其功能。先前的一些研究发现，生物大分子表面的水分子表现出次扩散，然而，导致这种次扩散的微观原因并不清楚。本文作者结合氘化蛋白质的中子散射实验和分子动力学模拟，发现水分子在蛋白质表面的势阱间不断跳跃，其在势阱内的俘获时间服从一个宽分布，从而产生了次扩散。更重要的是，由于水分子的空间排斥多体效应，这种次扩散的幂指数会随着观测时间的增加而变大，并最终过渡到正常的布朗运动。(原作者协助)

Gradual Crossover from Subdiffusion to Normal Diffusion: A Many-Body Effectin Protein Surface Water

Pan Tan, Yihao Liang, et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 248101 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.248101

探索深度学习机的函数空间

在给定误差下，利用深度学习机调整参数实现参考函数，作者研究了深度学习机的函数空间的熵。利用物理启发的方法，作者研究了稀疏和稠密的连接架构，揭示了候选函数的逐层收敛性，认识到层数多的重要性，并观察了随着误差增长发生的相变。(杨庆)

Exploring the Function Space of Deep-Learning Machines

Bo Li and David Saad

Phys. Rev. Lett. 120, 248301 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.248301

局部最优个体决策的滞后渗流

大规模互联互通的出现，是许多网络系统(包括从社会网络、技术基础设施到全球贸易网络)正常运行的基础。渗流理论表征了在随机局部规则下网络的形成，而网络形成的最优化模型却认为网络的形成是由单一的控制中心或者一个全局的目标函数所主导的。然而，在社会经济学网络中，网路的形成是由个体的局部最优的决定所驱动的。至于这些网络如何影响网络的连通性至今没有得到很好的理解。这里，作者研究大规模连通性如何从理性主体所做的决定产生。其中，这些理性主体都是按各自最小化代价去满足他们的需求的。理论得到的非线性最优化模型的解是由一个局部渗流过程的最终状态所精确给出的。这允许作者系统地分析在微观层面局部最优决策如何确定宏观规模网络的结构。(杨庆)

Hysteretic Percolation from Locally Optimal Individual Decisions

Malte Schröder, Jan Nagler et al.

Phys. Rev. Lett. 120, 248302 (2018)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.248302

来源：京师物理