PRL導讀-2018年120卷03期
序
言
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普通物理：統計與量子物理
責編：塗展春
高維EPR導引的實驗觀測
導引（Steering）非定域性是量子力學的基本屬性，它已經在一些具有量子比特的系統中實現了。最近的理論工作表明高維導引效應會展示出新奇和重要的特徵，如雜訊抑制。這在量子信息處理中有潛在的應用前景。然而，這些高維屬性的實驗觀察仍然是迄今為止的一大挑戰。在這項工作中，Zeng等人通過光子的軌道角動量編碼第一次演示了高維導引效應。更重要的是，作者通過引入可調的各向同性雜訊，定量地證明了高維導引效應中的雜訊抑制現象。他們的結果代表著非定域導引研究領域的重大進步，在量子信息處理中有直接的應用，且具有卓越的性能和可靠性。（馬宇翰）
Experimental High-Dimensional Einstein-Podolsky-Rosen Steering
Qiang Zeng, Bo Wang, et. al
Phys. Rev. Lett. 120, 030401 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.030401
量子開放系統的非馬爾科夫
動力學的非微擾處理
Tamascelli等人確定了對於兩種不同類型的環境，保證開放量子系統的約化動力學等價的條件，一種是連續的玻色子環境導致了幺正的系統-環境演化，另一種是離散模式的玻色子環境導致了系統模式的（非幺正）Lindblad演化。假設環境的初始狀態服從高斯分布，Tamascelli等人證明如果兩種環境的相互作用算符的期望值和雙時關聯函數分別總是相同的，那麼兩種環境對應的開放量子動力學也是等價的。由於在數值和解析方法中，描述經歷Lindblad演化的離散模式的環境遠比描述經歷幺正演化的連續玻色子環境更高效，因此Tamascelli等人提供了一種強大的非微擾工具。這種工具可以描述複雜的、高度非馬爾科夫的動力學。作為一個特殊的應用，Tamascelli等人將著名的贗模方法（pseudomodes approach）在開放系統動力學中進行了重現和推廣。（李耿）
Nonperturbative Treatment of non-Markovian Dynamics of Open Quantum Systems
D. Tamascelli, A. Smirne et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 030402 (2018).
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.030402
利用哈密頓系綜模擬量子開放系統
以及其與動力學非經典性的關係
量子開放系統的非相干的動力學性質一般歸因於系統和環境的實時關聯。這裡，Chen等人提出了一種僅通過檢測系統的動力學就可以評估系統和環境之間關聯特性的新穎方法。他們的方法基於通過哈密頓系綜模擬開放量子系統的可行性或者不可行性。正如他們所展示的，模擬的可行性或者不可行性是同系統和環境的關聯緊密相關的。根據哈密頓系綜模擬的不可行性，他們定義了量子開放系統動力學的非經典性。這將任何nonunital開放量子系統歸類為非經典的。他們給出了unital和經典的開放量子動力學的例子，以及nonunital和非經典的開放量子動力學的例子。（李耿）
Simulating Open Quantum Systems with Hamiltonian Ensembles and the Nonclassicality of the Dynamics
H. Chen, C. Gneiting et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 030403 (2018).
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.030403
普適的具有Fisher對稱性的
信息的完整度量
量子測量是Fisher對稱的，意味著它提供了表徵我們所關心量子態的所有參數的統一和最大信息。使用（復投影）兩種設計，Zhu等人構建了對一對相同條件下製備的量子態的測量，它們對所有的純態是Fisher對稱的。這樣的測量可以在沒有自適應測量的情況下最優地實現最小的統計誤差。進而作者在一對量子態上確定了所有的集體測量，它們對完全混合態和所有純態同時具有Fisher對稱性。對於一個量子比特，這些測量對所有態都是Fisher對稱的。最小的最優測量與難以理解的對稱信息完整度量相關，它反映了局部對稱性和整體對稱性之間的深刻聯繫。在這項研究中，作者推導了對任意一對集體測量的Fisher信息矩陣的基本約束，這為表徵集體測量的層析（tomographic）效率提供了有用的工具。（馬宇翰）
Universally Fisher-Symmetric Informationally Complete Measurements
Huangjun Zhu and M. Hayashi
Phys. Rev. Lett. 120, 030404 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.030404
基於衛星通信的洲際量子網路
Liao等人在近地軌道衛星和多個位於興隆、南山和格拉茨之間的地面基站間實現了誘騙態量子密鑰分發，建立起了衛星到地面的安全密鑰，且在墨子衛星的每個信道中能實現kHz的產生率。這意味著墨子衛星在自己和興隆基站之間建立了一個安全密鑰信道，同時也在自己和格拉茨之間建立了另外一個信道。然後，在地面指揮的要求下，墨子衛星以被用作可信中繼器在兩個信道間執行按位異或運算並將結果傳輸給其中一個地面基站。這樣一來，一個密鑰信道就在相距7600公里的中國和歐洲之間建設起來了。這些密鑰可以用於洲際量子保密通信。利用一次一密的加密方案，圖像從中國傳輸到了奧地利，也從奧地利傳到了中國。此外，奧地利科學院和中國科學院還進行了一次視頻會議，在這一過程還使用了興隆與北京之間地上的280公里光學連接。這項工作證實了對於在地球上的不同基站間進行密鑰分發而言，墨子衛星是一個魯棒的平台。對於實現超長距離全球量子網路來說，這可能是一種有效的方案。（馬宇翰）
Satellite-Relayed Intercontinental Quantum Network
Sheng-Kai Liao et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 030501 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.030501
用於高保真光子量子信息處理的
光電頻率分束器和Tritters
基於電光調製和傅里葉變換脈衝整形（shaping），Lu等人在實驗上實現了應用於頻率編碼的量子比特和三位量子比特（qutrits）的高保真量子門。作者所實現的頻率版本的Hadamard門具有接近100%的保真度，達到了0.99998±0.00003，而且只需要一個單一的微波驅動就能實現近乎理想的運行。此外，這一量子門的工作區間橫跨整個C波段（1530-1570nm），它能同時對多個間隔了四種頻率模式的量子比特進行操縱，並且在這一過程中沒有觀測到保真度的下降。對於qutrits,作者實現了3x3的廣義Hadamard門：平衡tritter（分束器的三模擴展器件）。這是第一次針對頻率模式實現的tritter,保真度達到了0.9989±0.0004。這些量子門是基於頻率編碼的可擴展高保真量子信息處理的重要組成模塊。（馬宇翰）
Electro-Optic Frequency Beam Splitters and Tritters for High-Fidelity Photonic Quantum Information Processing
Hsuan-Hao Lu, J. Lukens, et. al
Phys. Rev. Lett.120, 030502 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.030502
遠程大量子數據傳輸
Zwerger等人介紹了一種可用於遠距離量子通信且隨距離可擴展的量子中繼器。他們提出可以通過使用散列法（一種單向通訊的確定糾纏蒸餾協議）來得到一種可擴展的方案以實現任意距離的通訊。在這種方案中，每個中繼站的資源消耗是固定的，並且具有超高的碼率。研究表明，在實際運用中，每一個中繼站只要有幾百個量子比特的適度資源，就可以達到洲際傳輸距離。同時，基於測量的實現方式允許中繼器耐受高損失以及每比特百分之幾的操縱和存儲錯誤。這為大量子數據的遠距離通信開闢了新道路。（馬宇翰）
Long-Range Big Quantum-Data Transmission
M. Zwerger, A. Pirker, et. al
Phys. Rev. Lett. 120, 030503 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.030503
來自於規範不變性的
多體局域化動力學
Brenes等人展示了在沒有無序的前提下格點規範理論如何呈現出多體局域化動力學。他們發現，對於某些一般的具有平移不變性的態，高斯定律可以有效地引入一種動力學，這種動力學可以描述為對規範超選擇部分（superselection sectors）的無序平均。他們對Schwinger模型的實時動力學進行了大量的精確模擬，描述了U(1)規範場和交錯排列（staggered）的費米子之間的耦合。他們的研究結果顯示了在廣泛的參數空間內，特別是在相互作用足夠大的情形下，記憶效應和緩慢的雙對數糾纏增長是如何出現的。這些發現與實現動力學規範場的冷原子和離子阱實驗密切相關，並且暗示了在格點模型的多體局域相中，禁閉（confinement）和纏繞動力學之間新的普遍聯繫。(李耿)
Many-Body Localization Dynamics from Gauge Invariance
M. Brenes, M. Dalmonte et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 030601 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.030601
引力與天體物理
導讀：郭敏勇；責編：高思傑
觀測太陽的宇宙射線影子
計算太陽系內磁場強度
西藏ASγ合作組通過分析西藏-Ⅲ空氣簇射陣列觀測到的太陽陰影，發現在「遠離」太陽系磁場區陰影中心由太陽(光學)圓盤中心向北偏，在「朝向」太陽系磁場區陰影中心發生南偏。並且，在遠離（朝向）區的平均磁場強度比太陽系磁場模型的預測值大1.54±0.21stat±0.20syst（1.62±0.15stat±0.22syst）倍。這一事實證明，太陽陰影觀測是定量計算太陽系磁場的有力工具。
Evaluation of the Interplanetary Magnetic Field Strength Using the Cosmic-Ray Shadow of the Sun
Tibet ASγ Collaboration
Phys. Rev. Lett. 120, 031101 (2018)
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.120.031101
通過觀測雙中子星併合
測量星體半徑
Bose等人發現，利用先進的探測器，探測在100Mpc的距離範圍內，沒有其它波源的十幾個到幾十個雙中子星系統發出的引力波，可以測量中子星半徑，並且精度可以達到幾個甚至一兩個百分點，同時能夠測量其質量以及所在空間的真實分布。他們將併合前期測量的總質量與併合後緊密的震蕩頻率結合起來，從而達到了這個精度。對於頻率估計的測量誤差，他們利用數值相對論的時域方法，第一次解決了，從有兩個質量參數、四個核物理態方程中，分析並擬合出了併合後的引力波形。他們進一步通過對頻率的分析，找到了半徑測量的誤差範圍。在100到300Mpc之間均勻分布的100個雙中子星樣本中，只要方程中的物態強度不是太弱，質量參數不是過大，平均半徑的測量誤差可以控制在10%以內。另外，他們也給出了對愛因斯坦望遠鏡的誤差估計。
Neutron-Star Radius from a Population of Binary Neutron Star Mergers
S. Bose, K. Chakravarti et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 031102 (2018)
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.120.031102
黑洞的准正模和強宇宙監督假設
柯西視界的命運，如帶電黑洞內部的柯西視界，本質上與事件視界外部微擾的衰減有關。同樣地，強宇宙監督假設與事件視界外部如何有效地抑制漲落密切相關。在本文中，Cardoso等人研究了帶電的Reissner–Nordstr?m–de Sitter黑洞外界的無質量的標量場，該標量場的衰減率由黑洞的准正模控制。在這樣的時空中，他們確認了三種不同類型的模式：第一種模式與光子球直接相關，可利用標準的WKB方法描述；第二種模式的存在及時間尺度與de Sitter黑洞的視界有緊密聯繫；最後一種模式主要影響漸進平坦時空中的近極端帶電黑洞。後兩種模式在以前的文獻中往往被忽視。他們對標量場的線性微擾做了詳細分析，發現在近極端黑洞中強宇宙監督假設可能不成立。
Quasinormal Modes and Strong Cosmic Censorship
V. Cardoso, J. Costa et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 031103 (2018)
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.120.031103
從已知的脈衝星中首次尋找
非張量模式引力波
在本文中，LIGO和Virgo合作展示了第一次直接尋找非張量引力波的結果。雖然廣義相對論只允許張量模式（即加模式和乘模式）引力波存在，但是對於一般的度規理論，原則上，可以允許最多6種極化模式。這種分析對標量、矢量或者張量極化的連續信號敏感，但不依賴於具體的引力理論。運行先進的LIGO探測器，第一次探測，兩倍於200個已知脈衝星的旋轉頻率信號，通過數據，他們沒有找到任何引力波極化的證據。他們還報道了第一個對標量、矢量族的上限數據，而且這個數據與已知的張量族上限的數據在數量級上是相當的。他們的結果可以看做是對修正引力理論的一種限制。
First Search for Nontensorial Gravitational Waves from Known Pulsars
LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration
Phys. Rev. Lett.120, 031104 (2018)
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.120.031104
尖點勢能中類孤子產生的引力波
Liu等人研究了暴脹後，在暴脹震蕩的尖點勢能最小值附近，產生的引力波。他們發現，勢能中的一個尖點可以導致大量的類孤子產生，從而使引力波特徵能譜出現雙峰結構。這種雙峰能譜的發現可以用來檢驗可能的暴脹物理學理論。
Gravitational Waves from Oscillons with Cuspy Potentials
Jing Liu, Zong-Kuan Guo et al.
Phys. Rev. Lett.120, 031301 (2018)
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.120.031301
基本粒子與場論
責編：晁偉、劉曉輝
由複雜度推導愛因斯坦方程
最近有人提議量子引力態的迴路複雜性(circuit complexity)與一片時空的引力作用量相等。因為愛因斯坦方程是通過擾動（varying）作用量得到的，因此我們也應該能通過擾動複雜度推導出愛因斯坦方程。Czech展示了如何在三維漸近反de Sitter空間中得到純愛因斯坦引力的真空解。作者的推導建立在全息論的一些廣為人知的事實基礎上，並依賴於張量網路重整化這樣一種粗粒化和優化演算法。
Einstein Equations from Varying Complexity
B. Czech
Phys. Rev. Lett. 120, 031601 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.031601
磁場中旋轉導致的π介子凝聚
Liu和Zahed證明了旋轉和磁場的聯合影響能導致帶電π介子凝聚。作者認為該現象在當前能量尺度的重離子對撞機上，由於偏離中心碰撞（off-central）中存在強磁場和旋轉，可能導致可觀測的效果。
Pion Condensation by Rotation in a Magnetic Field
Yizhuang Liu and I. Zahed
Phys. Rev. Lett. 120, 032001(2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.032001
核物理
責編：彭婧
56Cu質量的高精度測量
以及rp過程物質流的重定向
利用位於密西根州立大學國家實驗室的超導回旋加速器，Valverde等人測量了56Cu的質量。56Cu的質量對於約束繞過56Ni等待點的55Ni(p,γ)56Cu(p,γ)57Zn(β+)57Cu的反應速率非常關鍵。先前建議的質量過剩有幾百keV的差異。他們新的測量值，ME=-38626.7(7.1)keV比2012年原子質量評估[Chin. Phys. C 36，1603 (2012)]中的外推值精度高了30倍，比利用局域質量外推計算得到的精度高了12倍，而與最新的2016原子質量評估值[Chin. Phys. C 41，030003 (2017)]一致。作者將由最新的質量和AME2016中的質量所得到的平均質量，用於計算天體物理55Ni(p,γ)和56Cu(p,γ)的正向和逆向反應率，並進行rp過程的反應網路計算。這些結果表明，通過55Ni(p,γ)反應路徑，56Ni等待點附近rp過程的物質流方向發生改變，從而允許rp過程更快的朝著更重的質量區域進行，並且導致該等待點附近燃燒灰燼的減少，以及更高質量元素丰度的增加。(王亞坤)
High-Precision Mass Measurement of56Cu and the Redirection of therp-Process Flow
A. Valverde, et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 032701 (2018)
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.120.032701
原子、分子與光學
導讀：宋新秀；責編：張文凱
用磁場控制超低溫光解
分子的光解產生由分子結構和解離光特徵決定的光解碎片的空間分布。在超低溫下進行這一基本反應，可以使其量子力學特性佔據主導地位。在這種機制下，外加的弱場可以用來控制反應。在這裡，作者在10高斯以下的磁場中解離超冷雙原子鍶，並觀察光解碎片角分布的顯著變化。其觀察結果與包含非絕熱效應的多通道量子化學模型非常一致，並且預測了在光解碎片能量連續體中分波的強混合。這個實驗是通過對分子進行精確的量子態控制來實現的。
Control of Ultracold Photodissociation with Magnetic Fields
M. McDonald, et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 033201 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.033201
地磁場範圍內鹼蒸汽磁強計中抑制
非線性塞曼效應和航向誤差
非線性塞曼效應會引起地球磁場範圍內磁共振線的分裂和不對稱，這是標量原子磁力儀的「航向誤差」的主要來源。本文作者提出了一種基於自旋鎖定來抑制非線性塞曼效應和航向誤差的方法。在使用獨立的泵浦和探測光束的全光學同步泵浦磁力儀中，作者施加了與進動磁化同相的射頻場。這就導致了在地磁場範圍內具有100赫茲帶寬的多組分非對稱磁共振線衰減為帶寬為22赫茲的單個峰，在一定方位角範圍內其位置很大程度上與感測器的方向無關。該技術有望廣泛應用於實際的磁力測量中，通過提高磁共振振幅，減小其帶寬，限制航向誤差系統，來儘可能地提高地磁測量磁力儀的靈敏度和精度。
Suppression of the Nonlinear Zeeman Effect and Heading Error in Earth-Field-Range Alkali-Vapor Magnetometers
Guzhi Bao, et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 033202 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.033202
光脈衝衍生物驅動的電子動力學
Ning等人證明超短脈衝在光和物質相互作用中具有一個新的可能性，其非絕熱電子過程對光脈衝的包絡導數敏感。一個標準的單脈衝，在由脈衝寬度分開的導數中具有兩個峰值，在這種狀態下就像傳統的雙脈衝一樣起作用。隨後的兩個非絕熱電離脈衝具有稍微不同的電離幅度。這種差異是由於爆發過程中連續電子能量的重新分布，這在標準光電離中是忽略不計的。基於Kramers-Henneberger參考系中循環平均電位的時間相關耦合方法可以詳細理解光脈衝導數驅動的電子動力學。
Electron Dynamics Driven by Light-Pulse Derivatives
Qi-Cheng Ning, et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 033203 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.033203
基於機器學習的原子
磁力儀定位與分類
本文展示了如何由機器學習輔助85Rb原子磁力儀利用電磁感應成像來識別物體的位置、材料、取向和形狀。機器學習可以使得從磁力儀創建的圖像中提取的信息實現最大化，這其中利用到了隱藏數據。這樣就實現了，定位比成像系統的空間解析度高2.6倍，分類成功率更高達97％。這就避免了解決逆問題的難題，並且證明了機器學習可擴展到擴散系統，比如，媒介中的低頻電動力學。從基於量子的電磁成像中自動收集任務相關信息將會對包括生物醫學到安全在內的廣泛領域都產生一定影響。
Machine Learning Based Localization and Classification with Atomic Magnetometers
C. Deans, et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 033204 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.033204
3He-129Xe聯合磁力儀
使用87Rb檢測和解耦
本文介紹了3He-129Xe聯合磁力儀使用87Rb原子來進行惰性氣體自旋極化和檢測。作者使用了一系列87Rb π脈衝和σ+/σ?光學泵浦去實現抑制自旋交換弛豫的有限磁場Rb磁力儀。通過在黑暗中測量3He和129Xe自旋進動頻率來抑制由極化Rb帶來的頻移，同時沿兩個方向使用π脈衝來給Rb原子去極化。另外，旋轉π脈衝平面去抑制核自旋的Bloch-Siegert偏移。作者還在足夠的絕對精度上測量了3He與129Xe的自旋進動頻率比率，從而在不改變聯合磁力儀的方向的情況下解決地球的旋轉帶來的影響。積分8小時後，頻率解析度達到7 nHz，且沒有明顯漂移的跡象。
3He-129Xe Comagnetometery using87Rb Detection and Decoupling
M.?E. Limes, et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 033401 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.033401
分子同步加速器中的冷碰撞
本文研究了儲存於直徑為50厘米的同步加速器中的中性氘代氨分子和同向超聲束流中的氬原子之間的碰撞。在碰撞研究中使用同步加速器的優點有兩方面：（i）通過儲存氨分子多次往返，對碰撞的靈敏度會大大提高;（ii）碰撞夥伴與存儲的分子以相同的方向移動，從而降低了碰撞能量。作者通過三種不同的方式來調整碰撞能量：改變儲存氨分子束團的速度、改變釋放氬原子的脈衝閥的溫度和改變超聲氬原子束流和儲存的氨分子束團之間的時間差。這些都給出了一致的結果。作者確定了相對的、總的、綜合的氘代氨分子和氬原子的碰撞橫截面，能量範圍為40-140 cm-1，解析度為5-10 cm-1，不確定性為7％-15％。本文的測量與理論散射計算結果非常吻合。
Cold Collisions in a Molecular Synchrotron
A. van der Poel, et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 033402 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.033402
原子干涉測量壓縮動量態
本文提出並分析了一種可以產生注入進原子干涉儀的原子質心運動的壓縮態的方法。該方案是在一個狹窄的躍遷環諧振器進行分散探測，以提供兩個動量狀態的相對數量的集合測量。研究發現，該方法適用於具有較大衍射級的基於布拉格衍射的鍶原子干涉儀。這種技術也可以通過在探測場的頻率處誘導原子透明度擴展到小的衍射級和大的原子序數N，從而達到干涉儀相位解析度Δ?~ N-3/4。結果表明，與標準量子極限相比，對於實際參數可以獲得干涉儀相位估計中的20dB增益。該方法也適用於其他原子種類，只要其中存在或者可合成一個狹窄的躍遷。
Squeezing on Momentum States for Atom Interferometry
L. Salvi, et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 033601 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.033601
密集量子發射體
集體退相干的協同效應
在密集的量子發射體系中，由於偶極-偶極相互作用引起的退相干，協同效應通常會被抑制。在本文中，作者發現只要引入足夠強大的集體退相干，就可以恢復協同效應。具體來說，作用於一個緊密壓縮的雙能級量子發射體上並導致其集體退相干的偶極子力，與作用於獨立的非相互作用系的偶極子力相比得到了增強。該研究結果與嵌入量子發射器的固態系統有關，例如金剛石的色心和微波腔與波導中的超導量子位。
Cooperative Effects in Closely Packed Quantum Emitters with Collective Dephasing
B. Prasanna Venkatesh, et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 033602 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.033602
非線性動力學和流體力學
責編：蘭岳恆
極化嵌合體：具有內在混沌和自發
長程序的玻色-愛因斯坦凝聚
由平面電磁波驅動的腔極化激元系統會經歷空間對稱性的自發破壞，因此能提升對於驅動場的相位鎖定，從而有內部排序的可能。特別是，在極化電線中會出現周期自旋和強度模式；它們具有很強的長程有序的特點，可以作為信號傳輸的媒介。這種模式具有動態嵌合體的特性：在完全均勻的介質中自發地形成，並可產生部分混沌。Gavrilov提出一種形成嵌合體的新機制，不需要時間延遲反饋迴路，也不需要非局域相互作用。(胡婧)
Polariton Chimeras: Bose-Einstein Condensates with Intrinsic Chaoticity and Spontaneous Long-Range Ordering
S. Gavrilov
Phys. Rev.Lett. 120, 033901 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.033901
在有限障礙物下光散射的極限吸收
基於線偏振光平面照射粒子的散射性質，這篇文章嚴格證明任何分模光吸收存在最終上限，並且明確計算出這個極限。極限是入射光波數的一個簡單的普適函數，也依賴於相應分模的多極性。它不依賴於散射體的光學常數、大小、甚至形狀。首先，作者得到球形粒子的散射的結果。然後，他們將其推廣到任意的有限障礙物。對於入射波的任何偏振，任何入射角度以及任何類型的散射體（均勻、分層或具有平滑可變的折射率），結果都是有效的。他們還證明了任何有限散射體的最大部分吸收截面在3維中不能超過均勻球體、在2維中不能超過圓柱的相應值。(閆子碩)
Ultimate Absorption in Light Scattering by a Finite Obstacle
A. Miroshnichenko, et al.
Phys.Rev.Lett.120,033902(2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.033902
在金剛石-YAG和H3中心的
單稀土發射體的超分辨顯微成像
Kolesov等人在釔鋁石榴石晶體中利用受激發射損耗顯微術（STED）的方法演示了單個稀土即三價鈰發射器中心的超分辨成像。實現的全光解析度約為50nm。在金剛石H3色心中得到了類似的結果。在這兩種情況下，STED解析度都比傳統的耗散光束強度的平方反比關係增長得慢。在描述這種效應的模型中，這一反常行為是激發態吸收和發射體與其周圍非熒光晶體缺陷的相互作用引起的。（張聰）
Superresolution Microscopy of Single Rare-Earth Emitters in YAG and H3 Centers in Diamond
R. Kolesov, et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 033903 (2018).
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.033903
地球物理流體運動模型的協變結構
在旋轉坐標系中,地球物理模型是經典流體運動的近似。但是即便再精確的近似，也會有根本性的差異，例如慣性系的缺失。如果地球物理流體動力學與在旋轉坐標系中的牛頓流體動力學不完全相同，那它們代表的是怎樣的動力學呢？作者的目的是利用變分原理和協變公式來闡明相對論性、牛頓型和地球物理流體動力學的相似和區別。文中介紹了一種理想流體運動的時空變分原理，地球物理作用被解釋為相對論作用的同步極限。相對論的列維-奇維塔聯絡也有一個有限的同步極限，為建立地球物理的時空提供了一種聯絡，推廣了Cartan 1923年的模型。由該聯絡的保測度性質和作用量的協變性，可以計算協變動量。最終發現地球物理模型與標準可壓縮歐拉模型不同的只是，它基於一種類似於相對論時空度量的科里奧利-重力勢張量的選擇。一旦作出了這種選擇，同樣的協變動量計算就適用於牛頓型和所有地球物理流體力學，包括那些缺少慣性系的模型。所以，這種質量動量關係提供了關於動力學的普適原理。歐幾里得型慣性系存在的公設，是牛頓引力理論的一部分，但一些地球物理流體動力學模型輕微地破壞了這種假設。(鄭皓天)
Covariant Structure of Models of Geophysical Fluid Motion
T. Dubos, et al
Phys. Rev. Lett. 120, 034501(2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.034501
鹽晶化誘導孔壁上產生應力的關鍵是
離子遷移和沉澱動力學
利用微通道蒸發實驗和數值模擬相結合的方法，可以發現孔壁應力的產生是由於受限水溶液中氯化鈉晶體的生長產生。研究表明，孔壁上應力的積累是一個非常短暫的過程，發生在很短的時間內（在此實驗中不到1秒）。分析表明，應力產生的主要因素不是晶體開始產生時的最大過飽和度，而是晶體限制在孔壁時溶液與晶體之間的過飽和度。應力的產生可以用一個簡單的應力圖反映，應力圖裡包括孔隙橫縱比和Damkh?ler數，其表徵的離子向增長晶體的運輸和沉澱反應動力學間的競爭。多孔材料的損傷是地球科學、水庫工程和土木工程中的一個重要問題，而此研究為更好地理解鹽結晶引起的多孔材料的損傷開闢了道路。(柴咪莎)
Ion Transport and Precipitation Kinetics as Key Aspects of Stress Generationon Pore Walls Induced by Salt Crystallization
A. Naillon, et al
Phys. Rev. Lett. 120, 034502 (2018).
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.034502
過濾中的臨界爆發
懸浮液在多孔介質中流動時顆粒的突發脫離是嚴重影響深層過濾器效率的一種現象。儘管在幾個工業領域中重要，但對這些事件的統計性質和時間組織知之甚少。Bianchi等提出了一種去離子水懸浮液的實驗，利用一個蠕動泵，通過玻璃珠過濾器，同時測量壓降、流量和懸浮固體比例。他們發現爆發規模分布與冪律一致，表明這是在一個新實驗下實現的自組織臨界系統。時間序列存在時間相關性，就像其他現象如地震或神經元活動的爆發，也可以顯示類似的大森定律。對突發的統計理解可以為不同領域提供新的啟示，例如，在過濾器和石油工業中。(王詩旖)
Critical Bursts in Filtration
F. Bianchi, et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 034503 (2018).
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.120.034503
二維湍流的渦旋測溫法
Groszek等人引入一種統計分析的新方法來描述二維湍流的動力學。並且證明，在平衡狀態下，渦旋分布可以唯一地與渦旋氣體的溫度相關聯，並且他們應用這種渦旋測溫方法來表徵衰減超流體湍流的模擬。與需要測量原子速度的基於測速儀的可觀測量相反，這裡給出的測溫只需要測量量子化渦旋的位置和環量的符號。他們證實了渦旋蒸發加熱導致了Onsager渦旋態[Phys. Rev. Lett. 113, 165302 (2014)]。他們還發現動力學中出現了以前未知的渦旋冪律分布。(黃真真)
Vortex Thermometry for Turbulent Two-Dimensional Fluids
A. Groszek, et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 034504 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.034504
界面流體力學中的離散自相似性
與迭代結構的形成
在界面流體力學中，迭代結構的形成是很普遍的現象，比如衛星和子衛星液滴、細絲、氣泡。Dallaston等人在粘性流體薄膜中對其起因進行了計算和理論上的研究，遠程分子和其他力的影響導致粘性流體薄膜不穩定。Dallaston等人證明，迭代結構的出現是離散自相似性的結果，其中某些模式在對數時間尺度上呈周期性縮放，不斷重複自身模式，結果產生具有相似性質的脊線序列。他們還描述了這些離散自相似解(作為常規自相似解霍普夫分岔的結果)的特徵。(王娟娟)
Discrete Self-Similarity in Interfacial Hydrodynamics and the Formation of Iterated Structures
M. Dallaston, et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 034505 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.034505
等離子體與束物理
責編：陳少永
持續溫度梯度下哨聲湍流
對電子熱傳導的抑制
Roberg-Clark等人利用particle-in-cell模擬研究了弱磁化無碰撞等離子體在外加平行於背景磁場的溫度梯度下的動力學特性。模擬中，電子在兩個不同溫度的熱庫之間形成熱流，進而導致哨聲模的不穩定性。當哨聲波增長到足夠大幅度時，電子被共振散射，熱流將得到顯著降低。最終，穩態熱流在很大程度上不依賴於溫度梯度，而電子的熱傳導率則取決於哨聲波有限的傳播速度。該研究結果與熱吸積流、星系團內介質等高β天體等離子體的熱輸運密切相關。（楊生鵬）
Suppression of Electron Thermal Conduction by Whistler Turbulence in a Sustained Thermal Gradient
G. Roberg-Clark, et al
Phys. Rev. Lett. 120, 035101 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.035101
凝聚態物理：結構
責編：殷志平
非平衡極化子流體的熱退相干
激子極化激元構成量子流體與其環境相互作用的獨特實現，Klembt和合作者利用這一性質，使用基於硒化物的微腔，以受控的方式來加熱極化子冷凝體並監測其空間相干性。作者通過測量聲子極化子散射率並將其與損耗率進行對比來直接確定冷凝物拾取的熱量。他們發現隨著加熱速率的增加，空間相干長度顯著減小，局域相結構消失，這個結果和隨機平均場理論吻合。從熱力學的角度來看，這個體系是獨一無二的，因為它儘管涉及一個溫度沒有明確定義的非平衡量子流體，但是依然能夠回收熱量並且對序參量產生驚人的影響。（曹錦）
Thermal Decoherence of a Nonequilibrium Polariton Fluid
S. Klembt, etal
Phys. Rev. Lett. 120, 035301 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.035301
體超流4He中亮孤子的首次觀測
Ancilotto等人通過時間分辨陰影成像實驗和密度泛函理論計算證明了體超流4He中亮孤子的存在。導致產生非線性波的初始液體壓縮是通過從激光燒蝕快速擴展等離子體產生的。這些波在主耗散期過後轉變為亮孤子，其具有三個特徵：無散射傳播；兩波相撞時的相互作用可忽略；孤子的振幅與傳播速度直接相關。密度泛函理論計算支持這些實驗觀測，顯示初始壓縮的液體會快速演化為亮孤子。在高振幅下，孤子變得不穩定並分解成分散的激波。（劉瑞）
First Observation of Bright Solitons in Bulk Superfluid4He
F. Ancilotto, D. Levy et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 035302 (2018)
https://journals.aps.org/prl/references/10.1103/PhysRevLett.120.035302
包含液體和玻璃多態的類水單原子
模型的勢能面的反常特徵
Sun等人利用分子動力學模擬的方法研究了類水的單原子液體的勢能面，該類物質存在液體-液體及玻璃態-玻璃態兩種相變模式。他們確定勢能面的兩個反常特徵是這兩個相變的起源。具體而言，在壓力誘導的液體-液體相變及玻璃態-玻璃態轉變中，(i)固有結構的能量是體積的凹函數，並且(ii)固有結構的壓力呈現出類范德瓦爾斯環。作者認為（i）和（ii）這兩個特徵暗示了玻璃態-玻璃態轉變是（非平衡的）一級相變，與液體-液體相變類似。有趣的是，與傳統ST2水模型相反的是，（a）作者沒有發現兩個分離的勢能面大盆地（一種對應於低密度玻璃和液體，另一種對應於高密度玻璃和液體）和（b）特徵（i）和（ii）在遠高於液體-液體相變的溫度下保持。（毛慧燦）
Anomalous Features in the Potential Energy Landscape of a Waterlike Monatomic Model with Liquid and Glass Polymorphism
Gang Sun, Limei Xu et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 035701 (2018)
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.120.035701
持續單分子吸附引起的
流體附著層的結構化
具有單分子或混合分子的空間密度變化的流體在生物物理學、軟物質和材料科學中扮演著關鍵的角色。流體結構通常在最初紊亂的瞬間的不穩定之後由旋節線分解或成核而形成。然而，在實踐中，瞬時淬火通常是不可行的，失穩速率可能是漸進的而不是瞬時的。在這項工作中，Schaefer表明在這些條件下流體結構的常用現象學描述是不充分的。Schaefer是使用動力學蒙特卡羅模擬計算氣態分子在金屬表面上的單分子吸附，在表面催化的背景下得出這一結論的。由於側向相互作用和表面覆蓋的持續增長，吸附物在表面擴散同時相分離成共存的低密度和高密度區域。與最近報道的唯像模型預測的相比，這些區域的典型尺寸更依賴於吸附速率。這個發現有助於理解溶液澆鑄聚合物共混物從液-液分相到液-固分相的過渡行為。（麻曉波）
Structuring of Fluid Adlayers upon Ongoing Unimolecular Adsorption
C. Schaefer
Phys. Rev. Lett. 120, 036001(2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.036001
對稱自適應機器學習
用於原子體系的張量性質
統計學習方法在提供材料與分子性質的準確預測方面顯示出很好的前景，同時最小化了電子結構計算的計算需求。通過把標量性質的旋轉和置換不變性的基本對稱性編碼進學習過程，可以顯著增加這些模型的準確性和可移植性。然而張量屬性的預測要求模型在旋轉參考系時遵從適當的幾何變換，而不是不變性。Grisafi等人引入一個對現有模式擴展的公式，它使得對任意階的張量性質和一般性的分子幾何結構進行機器學習成為可能。為了證明這一點，Grisafi等人推導出了一個適應於旋轉對稱的張量核（kernel），這是通常用於原子尺度上標量性質預測的原子位置核的平滑重疊的自然泛化。該方法的性能和普遍性通過學習從分離的分子到濃縮相逐漸增加的複雜性的水寡聚物的外部電場的即時響應得到證明。（劉瑞）
Symmetry-Adapted Machine Learning for Tensorial Properties of Atomistic Systems
A. Grisafi, D. Wilkins et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 036002 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.036002
凝聚態物理：電子性質
責編：袁喆，馬鋒傑，沈卡
拓撲超導體中
表面拓撲序的微觀起源
在三維拓撲絕緣體和拓撲超導體中，由於體系對稱性的保護作用，普遍存在著無帶隙的表面態。然而，近期有理論指出，在保留體系所有對稱性時，由於相互作用，表面可以形成新的拓撲有序態—表面拓撲序。雖然理論上對錶面拓撲序進行了廣泛討論，但是如何微觀實現表面拓撲序，仍然不是十分清楚。本文中，Cheng從非相互作用表面理論出發，利用波色化分析方法，構建出拓撲超導體中表面拓撲序的微觀哈密頓量模型。通過對哈密頓量進一步分析，作者指出，在拓撲超導體中，表面拓撲序的產生和表面Majorana錐的數量密切相關。（劉錢）
Microscopic Theory of Surface Topological Order for Topological Crystalline Superconductors
M. Cheng
Phys. Rev. Lett. 120, 036801 (2018)
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.120.036801
稀薄氣體Knudsen層中界面
引起的近場標度
低密度氣體可以用玻爾茲曼動力學理論做統計性描述。在容器壁附近幾個平均自由程範圍內由於氣體和固體表面的相互作用導致一系列效應，這個區域被稱為Knudsen邊界層。Gazizulin等人報道了他們採用懸掛的納米機電線作為非破壞性探針對低溫低壓4He氣體的Knudsen邊界層進行了測量。文獻[Phys. Rev. Lett. 113, 136101 (2014)]首次報道了壓力降低時，阻尼力降至低於分子間摩擦的實驗結果，但該結果從未被重複出來。這個工作中，Gazizulin等人證明這個效應與幾何結構無關但與溫度有關。在動力學理論的框架下，這種阻尼力的減少可以解釋為稀薄現象：由於表面散射導致邊界層的氣體分布偏離麥克斯韋-玻爾茲曼平衡分布。在這個過程中被界面吸收的原子起了重要作用，這解釋了為什麼在室溫下得到的數據沒有重複出這個現象。（李松）
Surface-Induced Near-Field Scaling in the Knudsen Layer of a Rarefied Gas
R. Gazizulin et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 036802 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.036802
維度驅動URhGe中鐵磁超導性增強
在多數非常規超導體裡面，比如高溫銅氧化物，鐵基磷族化合物以及重費米子系統里，超導會在電子不穩定態附近展現。明確地確定超導配對機制仍然是個巨大的挑戰。在這些體系中，正交晶系鐵磁超導體URhGe處於獨特的位置，因為即使在高外磁場下，在該體系中仍然能夠觀測到超導性。本文中，Braithwaite等人以URhGe為例，表明單軸應力能夠對配對強度進行有效調控。即使在相對較小的壓力下，超導相圖也能夠被極大地修改，伴隨著低磁場和高磁場下超導態的產生。通過測量橫向磁化率，發現磁性維度的改變可以有效地提高材料的超導性。（劉錢）
Dimensionality Driven Enhancement of Ferromagnetic Superconductivity in URhGe
D. Braithwaite, et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 037001 (2018)
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.120.037001
超高壓下原生2Ha-MoS2的超導電性
作為先前關於2Hc-MoS2的壓力誘導金屬化[Phys. Rev. Lett. 113，036802 (2014)]的後續工作，Chi等人將壓強擴展到超過兆帕範圍，並通過電輸運測量尋找超導電性。他們發現在約90 GPa時，2Ha-MoS2中會出現超導電性,起始臨界溫度Tc約為3 K。隨著壓強進一步增大，Tc迅速增加到10K以上並在直至220 GPa的很寬壓強範圍內穩定在約12 K。同步輻射X射線衍射測量結果表明，直到155 GPa，體系沒有發生進一步的結構相變，分解和非晶化，這意味著2Ha-MoS2具有一種本徵超導電性。密度泛函理論計算表明壓力誘導的超導電性與電子結構中一個新的平坦費米口袋的出現密切相關。他們的發現代表著在2H-MoS2中除了化學嵌入和靜電門控之外實現超導電性的另一種方案。（方子明）
Superconductivity in Pristine 2Ha?MoS2at Ultrahigh Pressure
Zhenhua Chiet al.
Phys. Rev. Lett. 120, 037002 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.037002
銅酸鹽超導體中磁性動態條紋
和靜態條紋的不同特徵
與常見超導體中被普遍接受的庫珀配對機制不同，高溫超導體的配對機制至今仍存在著廣泛的爭議。實驗表明在許多高溫超導體中，磁結構會受到調製，與被磁疇分開的電荷的超導條紋一致。由於磁激發對應的動態條紋的周期跟靜態條紋類似，因此被認為是靜態條紋的Goldstone模式。Jacobsen等人報道了在優化摻雜的高溫超導體材料La2CuO4+y中用中子散射研究靜態條紋和動態條紋的實驗結果。他們發現在沒有能量轉移的極限下，動態條紋並沒有趨向靜態條紋，因此中子散射實驗中發現的動態條紋並不是靜態條紋自發性對稱性破缺導致的Goldstone模式，實驗信號來自樣品中不同疇的貢獻。這些發現支持晶體中實空間電子相分離的圖像：其中一個相的靜態條紋是另一個相中動態條紋的釘扎版本，不過周期略有不同。Jacobsen等人的結果解釋了早先實驗發現的欠摻雜La2-xSrCuO4（x=0.07）和La2-xBaCuO4(0.095)中非常規的色散關係。（李松）
Distinct Natureof Static and Dynamic Magnetic Stripes in Cuprate Superconductors
H. Jacobsen etal.
Phys. Rev. Lett. 120, 037003 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.037003
超導-絕緣體相變附近的
超導體微波性質
強無序贗帶隙超導體在超導-絕緣體相變附近會展現出任意高的動態電感，這使得它們有望作為無損耗大電感得到應用。Feigel』man和Loffe發展了一套描述這些超導體中的集體模式的理論並討論了這些集體模式在微波頻率區間的損耗。作者得到了集體模式的能譜和無序程度的依賴關係，並得出集體模式對偏離超導-絕緣體相變點的耗散與雜訊有貢獻的結論。（李松）
Microwave Properties of Superconductors Close to the Superconductor-Insulator Transition
M. Feigel』man and L. Loffe
Phys. Rev. Lett. 120, 037004 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.037004
自旋塞貝克效應和
自旋泵浦的自旋流雜訊
在介觀物理中，通過器件的電流雜訊可以為我們提供重要的電子輸運信息。Matsuo等人在理論上研究了常規金屬和鐵磁材料構成的雙層結構中由自旋塞貝克效應和自旋泵浦所產生的純自旋流的漲落。基於同時包含鐵磁絕緣體-常規金屬界面處自旋守恆和自旋不守恆過程的簡單模型，作者從鐵磁絕緣體-常規金屬耦合強度的二階微擾推導了界面處自旋流和自旋流雜訊的一般形式，並估算了Pt-YIG界面的自旋流和自旋雜訊大小，發現從自旋流雜訊可以確定界面處自旋不守恆過程修正以後的磁振子有效自旋。此外，它也可以提供磁振子的有效自旋、自旋泵浦導致的界面熱化以及常規金屬的自旋霍爾角等信息。（李松）
Spin Current Noise of the Spin Seebeck Effect and Spin Pumping
M. Matsuo et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 037201 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.037201
在X射線共振磁散射中利用對稱性及
二向色性振幅來探測磁性多層的手性
由於在理解和掌握大量新基本物理機制方面的重要作用，凝聚態物質的手性特徵最近成為一個極為重要的課題。能夠很容易地揭示序參量準確卷繞的多功能實驗方法因此變得至關重要。在這裡，Chauleau等人報告了X射線共振磁散射方法可以作為一個直接揭示手性磁系統性質的工具。他們展示了，它可以直接明確地確定手性磁性分布的主要特徵，即手性性質，定量卷繞方向（順時針或逆時針方向）及類型，即N"eel [擺線]或Bloch [螺旋]型。這個方法不依賴於模型，不需要預先知道磁性參數，且可以應用於任意具有從幾納米（波長受限）到幾微米大小磁疇的系統。通過使用典型的具有由自旋軌道相關效應驅動的特定磁性手性的CoPt界面多層，他們演示了這種方法的能力。（方子明）
Chirality in Magnetic Multilayers Probed by the Symmetry and the Amplitude of Dichroism in X-Ray Resonant Magnetic Scattering
J. Chauleau et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 037202 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.037202
非中心對稱煙囪梯形鐵磁體中
低場雙斯格明子的形成
Takagi等人研究了具有Nowotny煙囪梯形結構的易軸非中心對稱鐵磁體Cr11Ge19的實空間自旋結構和相關磁性參數。通過使用洛倫茲透射電子顯微鏡，他們報導了雙斯格明子的形成，即具有相反磁性螺旋結構的自旋旋渦對。磁晶各向異性和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMI）的定量估計證明磁偶極相互作用比DMI對觀察到的雙斯格明子形成起更重要的作用。值得注意的是，在這個系統中，形成雙斯格明子所需的臨界磁場值非常小，這歸因於與特徵螺旋晶體結構相關的強易軸各向異性。Nowotny煙囪梯形化合物家族也許提供了一個獨特的材料平台，其上兩種獨特的有利於不同拓撲自旋結構的斯格明子形成機制可以同時起作用。（方子明）
Low-Field Bi-Skyrmion Formation in a Noncentrosymmetric Chimney LadderFerromagnet
R. Takagi et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 037203 (2018)
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.120.037203
量子自旋液體的自旋子磁共振
Luo等人描述了具有顯著自旋軌道耦合效應的量子自旋液體中的電子自旋共振。他們發現這個共振可以直接探測自旋子連續譜，這使得它成為了一種有效且信息豐富的自旋液體奇異元激發的探測手段。特別地，藉助於投影對稱群分析，他們考慮了三種不同的自旋子平均場哈密頓量的自旋子共振，模擬三角格子稀土反鐵磁體YbMgGaO4中假定的量子自旋液體態。吸收帶被發現很寬，表現出強的單自旋子譜van Hove奇異性以及顯著的偏振相關性。(方子明)
Spinon Magnetic Resonance of Quantum Spin Liquids
Zhu-Xi Luo et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 037204 (2018)
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.120.037204
利用MoSe2單層實現
電調控的窄帶寬原子薄鏡
范德瓦爾斯異質結等二維半導體的出現推動了凝聚態物理學中新研究方向的發展，並使開發出具有獨特功能的新型器件成為可能。在這裡，Back等人通過實驗展示，嵌入在電荷控制的異質結中的MoSe2單層可以用來實現電可控的原子級薄鏡，可以導致與其激子躍遷共振的入射場的87％消光。相應的41％的最大反射係數只受限於輻射衰減率與激子躍遷非輻射線寬的比值，而與直到400W/cm2的入射光強度無關。他們也演示了，薄鏡的反射率可以通過施加門電壓修改單層電荷密度的方式大幅度改變。他們的研究結果從快速可編程空間光調製器到用於光機械裝置的懸掛式超輕量鏡上都可以找到應用前景。(方子明)
Realization of an Electrically Tunable Narrow-Bandwidth Atomically ThinMirror Using Monolayer MoSe2
Patrick Back et al.
Phys. Rev. Lett.120, 037401 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.037401
封裝在六角氮化硼中
單層MoSe2的大激子反射率
鏡子是光電電路中不可或缺的元件。由於受到電介質和光子晶體中光學波長以及金屬鏡子中趨膚深度的限制，光電電路中鏡子的最小化一直受到限制。近期，有研究指出可以利用共振散射來克服該局限從而製造出更小的鏡子。本文中，Scuri等人從實驗上證明，在被六角氮化硼封裝的單層MoSe2中，當入射光的頻率和體系中激子的頻率相同時，由於單層MoSe2中激子良好的相干性，入射光的反射率可以高達85%。這表明，在保證高反射率的條件下，利用二維材料能夠極大的降低鏡子的尺寸。（劉錢）
Large Excitonic Reflectivity of MonolayerMoSe2Encapsulated in Hexagonal Boron Nitride
G. Scuri et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 037402 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.037402
強磁場影響下
外爾半金屬中的磁極化聲子
在具有拓撲性的外爾半金屬中，手性異常以及反常磁電阻等輸運性質已被廣泛研究。但是，對於外爾半金屬中的光學行為了解的卻還不多。本文中，Long等人從理論上對外爾半金屬中電磁波的傳播行為進行了相關研究。作者發現，如果將外爾半金屬置於強外磁場中，當電子的運動垂直於外磁場時，電磁波的傳播將會變得量子化。同時，由於量子化的電磁波和外爾半金屬中等離激元的耦合作用，磁極化聲子將會擁有一系列的特殊行為：雙曲色散關係，光子禁帶，耦合誘導的透明度以及寬頻的極化轉化等。這些效應可被用作探測材料的手性異常以及太赫茲或紅外寬頻段電磁波方面的應用。（劉錢）
Magnetopolaritonsin Weyl Semimetals in a Strong Magnetic Field
Z. Long et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 037403 (2018)
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.120.037403
極化FeZnMo3O8中高溫無磁序
太赫茲光學二極體效應
結合了鐵電特性和磁性的多鐵材料具有許多迷人的物理現象和功能，其中一個例子就是最近發現的太赫茲非倒易（nonreciprocal）定向二色性，或者稱為光學二極體效應。Yu等人對極化亞鐵磁體FeZnMo3O8進行了太赫茲光譜學的研究，發現FeZnMo3O8具有巨大的高溫光學二極體效應：某個方向的投射光強度是其相反方向的100倍。這個效應發生在沒有長程磁序的順磁晶體中，因此和此前報道的在其他磁電材料中以長程磁序為前提條件的太赫茲光學二極體效應具有明顯區別。這個效應的發生伴隨著中心頻率為1.27THz的強烈的磁偶極躍遷，對應單-離子各向異性哈密頓給出的本徵態之間的電子自旋共振。作者提出順磁FeZnMo3O8中的光學二極體效應是由磁電自由能中的單離子項驅動的。（李松）
High-Temperature Terahertz Optical Diode Effect without Magnetic Order in Polar FeZnMo3O8
Shukai Yu et al.
Phys. Rev.Lett. 120, 037601 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.037601
利用同步輻射X射線衍射
探測鐵電超晶格中疇壁方向
近年來，鐵電材料中鐵電疇壁一直是個有趣的話題，因為疇壁的屬性會直接影響材料的功能，從而使得多疇鐵電體在疇壁納米電子器件設計中廣受歡迎。在設備製造中，如何控制疇壁的形成以及確定疇壁的方向十分重要。鐵電超晶格中的疇壁有著清晰的周期，能夠用X射線清晰探測疇壁結構，是研究鐵電疇的理想材料。本文中，Hadjimichael等人利用同步輻射X射線衍射，對PbTiO3/SrTiO3超晶格中的鐵電疇取向進行相關研究。首先，在該超晶格中，當增加溫度以後，可以觀測到鐵電疇壁的方向從轉到方向，該轉變溫度取決於鐵電層的厚度以及疇的周期長度。接著，利用納米尺度光束，對結構均勻的區域和缺陷位置的疇壁方向進行探測，發現疇壁的方向和刻蝕圖案的直邊位置以及結構特徵相關的缺陷位置有關，對調控鐵電疇壁的方向提供了新可能。（劉錢）
Domain Wall Orientations in Ferroelectric Superlattices Probed with Synchrotron X-Ray Diffraction
M. Hadjimichael, et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 037602 (2018)
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.120.037602
在無磁序體系中實現
自旋三重態庫珀對
在自旋電子學中，為了實現高速控制電子開關過程，希望能夠在無外磁場的情況下也能夠調控電子自旋。在超導體自旋電子學中，亦是如此。但是，迄今為止，一般都是將超導體和磁性材料耦合在一起，產生自旋三重態的庫珀對，從而實現對電子自旋的調控，還沒有發現能夠在無磁序體系中能夠產生自旋三態的庫珀對。在本文中，Breunig等人提出了一種新的方法，能夠實現無磁序下孤立自旋三態庫珀對的產生。以雙極性拓撲絕緣體-超導體-拓撲絕緣體異質結為例，由於體系強烈的自旋軌道耦合作用，拓撲絕緣體的表面態處於非平衡態，使得兩個外電極的電化學勢的符號相反，導致了單態庫珀對被完全抑制，而自旋三態卻能夠穿過超導體，從而實現自旋三態庫珀對的產生。（劉錢）
Creation of Spin-Triplet Cooper Pairs in the Absence of Magnetic Ordering
D. Breunig et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 037701 (2018)
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.120.037701
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[文字編輯：謝曉芝]
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