PRL导读-2018年121卷22期

序

普通物理：统计与量子物理

责编：郭文安

纠缠作为关联相干性的对称部分

Tan等人证明了关联相干的对称部分始终是纠缠的有效量度(quantifier),并且这个性质独立于相干测量的特定选择。这就导致了一类无限大的基于相干的单调纠缠，对于纯态如果相干性度量也是可计算的，则它总是可以计算的。此前已知的是每个纠缠测量都可以构造为一个相干测量。这里给出的结果表明反之亦然。所呈现的结构也可以扩展到包括非经典关联的更普遍的概念，导致与量子失协相关的量词，从而提供了在单一框架下统一量子关联的所有这些概念的途径。(崔石峰)

EntanglementastheSymmetricPortionofCorrelatedCoherence

KokChuanTan,HyunseokJeong

,220401(2018)

有限温度下Lieb-Liniger玻色子的

Tan接触

普遍的Tan关系将具有两体接触相互作用的多体量子系统的各种微观特征与称为接触的单个量联系起来。后者在描述量子气体中已成为关键。HepengYao等人提供了任意相互作用和任意温度下谐波受限Lieb-Lin气体的Tan接触的完整表征。结合热Betheansatz、局域密度近似和精确量子蒙特卡罗计算，他们证明了接触是只有两标度参数的通用函数，并确定了标度函数。他们发现，接触的温度依赖性，或者等效地熵的相互作用依赖性，显示出一个最大值。这个最大值的存在提供了交叉费米子化区域的明确的特征，并且在当前实验中是可获得的。(崔石峰)

Tan’sContactforTrappedLieb-LinigerBosonsatFiniteTemperature

HepengYao,etal

,220402(2018)

高斯连续变量开放系统中的

普适无耗散动力学

Han-JieZhu等人研究了存在带隙玻色子环境的情况下高斯连续变量系统的普适无耗散动力学。他们的结果表明，环境带隙可以诱导局域模，从而产生无耗散动力学，系统表现为自由振荡器而不是在长时极限下的完全衰减。他们给出了局域模的完整特征，并证明了临界的系统-环境耦合的存在。超过临界值，可以产生局域化的模，系统动力学变为无耗散。这种新奇的动力学可以用于克服环境噪声，保护连续变量量子信息中的量子资源。（崔石峰）

UniversalDissipationlessDynamicsinGaussianContinuous-VariableOpenSystems

Han-JieZhu,etal

,220403(2018)

光力学贝尔测试

在过去的几十年中，贝尔型不等式的实验测试一直处于理解量子力学及其应用的最前沿。这些物理系统上特定测量的强大约束源于经典物理学的一些最基本概念——特别是物体的属性是明确定义的，与测量（现实性）无关，并且仅受局部相互作用（局域性）的影响。毫无疑问这些约束的违背表明，所测量的系统不具有经典性，没有任何关于量子理论有效性的假设。它还发现了量子技术的应用，用于证明设备是否适合产生量子随机性，分配密钥和量子计算。在这里，作者报告了涉及大规模宏观力学系统的贝尔不等式的违反。作者在两个硅光力学振荡器的振动运动之间产生光物质纠缠，每个振荡器包括大约1010个原子和两个光学模。这种状态允许通过超过4个标准差来违反Bell不等式，直接确认作者的光力学系统在公平抽样假设下的非经典行为。（朱文静）

OptomechanicalBellTest

IgorMarinković,etal.

,220404(2018)

原子-腔体系中的光诱导相干性

作者证明了在冷原子气系统中光诱导相干性的形成，其利用了竞争密度波（DW）序的抑制。将凝聚的原子置于光学腔中并通过外部光驻波抽运，这引起由光子散射介导的长程相互作用以及高于临界泵强度的DW序。作者表明，抽运波的光诱导时间调制可以抑制这种DW序并恢复其相干性。这建立了竞争序的动态控制的基本原理，类似于高温Tc铜氧化物中光诱导超导性的假设机制。（朱文静）

Light-InducedCoherenceinanAtom-CavitySystem

ChristophGeorges,etal.

,220405(2018)

裁剪非高斯连续变量的图状态

图状态是基于测量的连续变量量子计算的支柱。然而，这些状态的实验实现引起了场正交的高斯测量统计，这为获得真正的量子优势造成了障碍。在这篇文章中，Walschaers等人提出通过模式选择性光子的加法和减法作为变量和实验特征途径在这种连续变量图状态中引入非高斯的特征。特别地，他们研究了非高斯特征在图顶点间是如何传播的，这使得他们可以展示这种途径可实现的控制度。（刘玉海）

TailoringNon-GaussianContinuous-VariableGraphStates

MattiaWalschaersetal.

,220501(2018)

利用超导量子比特动态解耦

提高保真度的论证

量子计算机必须能够在退相干的情况下运行。降低退相干的最简单策略是动态解耦（DD），它不需要编码开销，并通过将量子门转换为去耦脉冲来工作。在这里，使用IBM和Rigetti平台，作者证明DD方法适合在当今相对嘈杂和小规模的基于云的量子计算机中实现。使用DD，作者表示可以获得相对单个超导传输量子比特的无保护，自由演化的实质保真度增益。在较小程度上，DD还能够保护纠缠的二量子比特态。作者表明，在这些系统中，去相位和自发辐射误差占主导地位，并且不同的DD序列能够减轻这两种效应。与先前在相同平台上使用量子纠错码的工作不同，作者不使用后选择方法，因此提高非条件保真度以抵抗自然退相干。（朱文静）

DemonstrationofFidelityImprovementUsingDynamicalDecouplingwithSuperconductingQubits

BibekPokharel,etal.

,220502(2018)

热力学纯量子态由线性到非线性的响应

o等人提出了一种自我验证的方案以计算量子多体系统对任意强度外场在任何温度下的无偏差的响应。通过将指定外场接通到孤立系统的热力学纯量子态，并跟踪其时间演化，可以观察到完全由多体效应驱动的内在的热化过程。热化前的瞬态行为包含了有关激发态的丰富信息，给出了所有频率上的线性和非线性响应函数。他们揭示了通过适当定义非线性响应函数而支持的澄清该公式适用性的必要条件。该方案准确性是由随系统尺寸指数衰减的误差的严格上限以及其在简单的铁磁海森堡链中可以很好的实现保证的，铁磁海森堡链对高强度外场的响应表现为非线性的能带变形。他们进一步提取了自旋1/2的kagome反铁磁的特征激发，源于可能的自旋液体基态的波数加强的线性响应以及由准粒子的大量碰撞产生的非常宽的非线性峰值超出了微扰论的描述。（刘玉海）

FromLineartoNonlinearResponsesofThermalPureQuantumStates

Hiroyukioetal.

,220601(2018)

量子伊辛模型激发本征态的纠缠熵

的体积定律与量子临界性

人们关于量子多体晶格系统的基态的纠缠熵的普遍性质已经有了很多了解。在这里，Vidmar等人揭示了作为范例的一维量子伊辛模型的本征态的平均二分纠缠熵的普遍属性。其主导项呈现体积律，他们认为这在具有平移不变性的二次模型中是普适的。次级项在量子相变的临界场是常数而其它区域则会消失（热力学极限下）。临界场可以从平均纠缠熵的次级修正（所有本征态）中判定。（刘玉海）。

VolumeLawandQuantumCriticalityintheEntanglementEntropyofExcitedEigenstatesoftheQuantumIsingMode

LevVidmaretal.

,220602(2018)

引力与天体物理

导读：郭敏勇；责编：高思杰

引力彩虹：LIGO与截断处的暗能量

近期对中子星合并产生的引力波以及光学对应物的直接观测已经被用于严格约束暗能量模型，模型中有代表性的是预言了引力波速度的变化。然而，LIGO能观测到的能量尺度，以及中子星事件的特定频率，非常接近与许多暗能量模型相关的强耦合尺度或截断值。虽然确实在非常低的能量下，人们期望引力波在这些模型中不以光速行进，但当接近能标的截断值时，这并不是必然的。作者在已知部分UV截断的简单模型中，明确地表明了这是如何发生的。在Horndeski的背景下，他们展示了截断尺度处的操作如何自然地影响引力波的传播速度，并且在LIGO尺度上回到1。他们还讨论了包括LISA和PTAs在内的未来探测任务在检验这类模型中如何发挥重要作用。

GravitationalRainbows:LIGOandDarkEnergyatitsCutoff

ClaudiadeRhamandScottMelville

,221101(2018)

非原初太阳质量黑洞

质量约1M⊙的黑洞太轻，无法通过恒星演化产生。作者提出了一种机制，可以将相当一部分的中子星转变成这样的黑洞。作者发现在太电子伏特尺度上质量不对称的费米子暗物质，在可以减轻无碰撞冷暗物质问题的范围内具有吸引的自相互作用，能够在中子星中积聚并坍塌，恒星的其余部分转换为太阳质量的黑洞。他们估计了可以成为黑洞的中子星的比例，与中子星观测不矛盾。这种太阳质量黑洞可以组成双系统，可以通过现有的和即将到来的引力波探测器进行搜索。因此，观测到（或观测不到）太阳质量黑洞的双系统合并可以用来检验暗物质的性质。

NonPrimordialSolarMassBlackHoles

,,

,221102(2018)

对深海沉淀物的加速器质谱测量对

超新星相关的60Fe/26Al核合成比的限制

作者在深海沉积物中寻找26Al的存在，并看做是超新星流入的标志。他们的数据显示，26Al与样本年龄的指数相关性与陆源26Al的放射性衰变完全相容。同一组样品在1.7到3.2Myr之前显示出清晰的超新星60Fe信号。将他们的26Al数据与最近报告的60Fe数据相结合，可以得到局域星际60Fe/26Al同位素比值下限为0.18+0.15-0.08。它与核合成模型得到的大多数比值是可以比较的，在观测到的平均银河系60Fe/26Al通量比（0.15±0.05）的范围内。

LimitsonSupernova-Associated60Fe/26AlNucleosynthesisRatiosfromAcceleratorMassSpectrometryMeasurementsofDeep-SeaSediments

JennyFeige,etal.

,221103(2018)

专门的地震仪测量对克服

二代LIGO中牛顿噪声的意义

来自地震场的牛顿引力噪声将会成为第二代引力波探测器的低频限制噪声源。计划使用围绕探测器测试质量的地震传感器，借助从传感器和探测器数据之间的相关性得到的维纳滤波，相干地减去牛顿噪声。在文章中，作者使用来自激光干涉仪引力波天文台（LIGO）Hanford探测器角站的地震阵列数据与倾斜仪结合，了解地震场的详细信息并预测可实现的牛顿噪声可减去的水平。如前面所述，用地震计数据消除倾斜仪信号是消除牛顿噪声的最佳可用替代办法。根据他们的结果，相对较少数量的地震计可能足以执行噪声消除，因为在角站的地震表面位移的两点空间相关性几乎是理想的，或者可选地，在Hanford角站的两个测试粒子部署的倾斜仪将能够有效地消除牛顿噪声。此外，他们发现，在LIGO第二次科学实验运行中，观察到的地面倾斜与差分臂长耦合与引力耦合一致。

ImplicationsofDedicatedSeismometerMeasurementsonNewtonian-NoiseCancellationforAdvancedLIGO

,etal.

,221104(2018)

利用普朗克、WMAP和新BICEP2/Keck

截至2015年的观测对原初引力波的约束

作者通过分析BICEP2/KeckCMB极化实验（包括2015年之前以及2015观测季节）所采集的所有数据得到了一些结果。这包括在220GHz的第一次Keck阵列观测以及额外的在95和150GHz的观测。在有效面积≈400平方度，Q和U图分别在95、150和220GHz处达到5.2、2.9和26μKCMBarcmin的深度。220GHz图的极化尘埃发射噪音信号，大约跟Planck卫星的353GHz相等。他们在这些图之间取自动和交叉光谱，可公开获得频率从23到353GHzWMAP和Planck图。他们对比了透镜-ΛCDM+r+尘埃+同步+噪声的多分量模型，计算了光谱的联合可能性。前景模型有7个分量，他们使用来自更大天空区域的普朗克和WMAP的外部信息对其中一些做了先验设定。在当前噪声水平下，该模型被证明可以对数据做充分描述。概然分析得出约束r0.050.07，置信度为95％，与普朗克温度测量和其他数据一起将范围缩小为r0.050.06。透镜信号检测具有8.8σ的显着性。通过模拟做最大概然搜索，他们得到了无倾向的结果，发现σ(r)=0.020。这是迄今为止对原初引力波最强的约束。

ConstraintsonPrimordialGravitationalWavesUsingPlanck,WMAP,andNewBICEP2/KeckObservationsthroughthe2015Season

KeckArrayandBICEP2Collaborations

,221301(2018)

基本粒子与场论

责编：晁伟、刘晓辉

对称性破坏和格点Kirigami

本文作者在弯曲的二维流形上考虑相互作用的量子场论，流形通过插入瑕疵而几何形变一个扁平的六边形格点来构造。根据变形的完成方式，得到的几何体会获得局部非零的曲率，可以是正的或者负的。在该背景上传播的场被迫满足由几何调制的边界条件，并且可以通过非动力学规范场同化。作者提出了一个明确的例子，其中曲率和边界条件竞争改变对称性破坏发生的方式，导致缺陷附近的有序参数的令人惊讶的行为。这里描述的效果估计是普适的，并且在各种情况下具有相关性。

SymmetryBreakingandLatticeKirigami

,etal.

,221601(2018)

MiniBooNE短基线中微子实验中

电子类事件的显著超出

费米实验室的MiniBooNE实验报道了中微子模式下12.84×1020个靶质子数据的电子中微子出现的分析结果，比之前报道的结果增加了约两倍。在200EνQE1250MeV的能量范围内观察到超过381.2±85.2个νe带电流准弹性事件(4.5σ)。将这些数据与来自反中微子模式下11.27×1020个靶质子数据的反电子中微子出现的分析结果相结合，总带电流准弹性事件超过460.5±99.0个(4.7σ)。如果在双中微子振荡模型中解释，νμ→νe，该超出的最佳振荡拟合有21.1%的概率，而相对于最佳拟合仅仅背景拟合具有6×10−7的χ2概率。MiniBooNE的数据在能量和数量级上与LSND报告的超出事件一致，二者相结合的置信度约为6.0σ。对超出数据的双中微子振荡解释将至少需要四种中微子，这预示着超出三种中微子范式的物理学。虽然数据符合双中微子振荡模型，其他模型可以提供更好的数据拟合。

SignificantExcessofElectronlikeEventsintheMiniBooNEShort-BaselineNeutrinoExperiment

(MiniBooNECollaboration)

,221801(2018)

13TeV的质子-质子对撞中

单顶夸克和单光子协同产生的证据

本文报道了单个顶夸克加单个光子产生的第一个证据。该分析基于√s=13TeV的质子-质子碰撞并在2016年通过CMS实验记录的对应于35.9fb-1积分亮度的数据。事例的选择要求存在一个μ子(μ)，一个光子(γ)，一个来自未检测到的中微子(ν)的横动量以及至少两个喷注(j)，其中恰好有一个被识别为与b夸克的强子化相关。一个基于拓扑和运动事例属性的多变量判别式被用于将信号与背景过程分离开来。在仅背景的假设下观察到过量，显著性约为4.4个标准偏差。在探测器的中心区域中测量了横向动量大于25GeV的孤立光子的基准截面。测量到的散射截面和分支比的乘积为σ(pp→tγj)B(t→μνb)=115±17(stat)±30(syst)fb，这与标准模型的预测一致。

EvidencefortheAssociatedProductionofaSingleTopQuarkandaPhotoninProton-ProtonCollisionsat√s=13TeV

(CMSCollaboration)

,221802(2018)

搜索希格斯衰变到8轻子末态

本文在最多8轻子的末态中搜索希格斯衰变。该信号可以在具有隐藏矢量场(Ad)的简单模型中出现，该矢量场通过一个隐藏标量场(hd)的真空期望值获得质量。标准模型希格斯玻色子的衰变道为H→hdhd→4Ad→8f，其中f是标准模型费米子。作者重新分析了当前的搜索结果并显示所允许的H→hdhd最大分支比大约为10％。作者还提出了一种专用搜索，它可以仅使用36fb-1的数据将BR(H→hdhd)限制在10-5，且未来会通过更高的积分亮度显着提升此限制。

SearchingforHiggsDecaystoasManyas8Leptons

EderIzaguirreandDanielStolarski

,221803(2018)

110GeV的P-He对撞中

反质子产生的测量

LHCb合作组在6.5TeV质子入射静止的氢原子靶核的实验中测量了快速反质子的产生截面，所用数据的积分亮度约为0.5nb-1。靶核来自于在LHCb相互作用点处将氦气注入LHC束线。报道的结果涵盖了12至110GeV之间的反质子动量，这代表了p-He碰撞中反质子产生截面的首次直接测定，并影响了对来自空基实验的反质子宇宙射线的测量结果的解释。

MeasurementofAntiprotonProductioninp−HeCollisionsat√sNN=110GeV

(LHCbCollaboration)

,222001(2018)

原子核物理

责编：耿立升

超重元素质量数的首次直接测量

Gates等人在劳伦斯伯克利国家实验室的88英寸回旋加速器上首次开展了直接确定超重元素质量数的一项实验。观测到由243Am(48Ca,xn)291−xMc反应产生的两条α衰变链。这两条α衰变链由质量-电荷比(A/q)进行分离并且由BGS+FIONA装置进行鉴定。一个出现在A/q=284的事件被指配给288Mc(Z=115)的α衰变子核284Nh(Z=113)，而第二个出现在A/q=288的事件被指配给288Mc。该实验代表了对超重元素质量数的首次直接测量，证实了之前(间接)质量数的指定。(王亚坤)

FirstDirectMeasurementsofSuperheavy-ElementMassNumbers

,222501(2018)

质心能量为√sNN=200GeV的p+Al,p+Au,

d+Au以及3He+Au非对称核碰撞中

粒子产额和椭圆流的赝快度依赖

质心能量为√sNN=200GeV的p+Al,p+Au,d+Au以及3He+Au非对称核碰撞为理解粒子产额及探索粒子产生后彼此间的相互作用提供了一个很好的实验室。PHENIX合作组测量了很大赝快度范围内所有这些碰撞系统的带电强子产额dNch/dη以及其随着碰撞多重性的变化。他们同时在同样大的赝快度范围内测量了椭圆流v2。这些测量为描述粒子发射及其向流的转化的模型提供了关键的约束。(王亚坤)

PseudorapidityDepenceofParticleProductionandEllipticFlowinAsymmetryNuclearCollisionsofp+Al,p+Au,d+Au,and3He+Auat√sNN=200GeV

PHENIXCollaboration

,222301(2018)

原子、分子与光学

导读：宋新秀；责编：严运安

从分子振动到电子运动的

超快分子间能量传递

文章讨论了电子基态中的振动激发态分子如何将其振动能量传递到相邻分子的电子运动并使之电离。基于振动激发分子和相邻阴离子的明确实例，作者证明这种传递在分子间距离上非常有效，远远超过分子及其邻近离子形成键的距离。

UltrafastIntermolecularEnergyTransferfromVibrationstoElectronicMotion

,223001(2018)

Polyakov环普适特征的量子模拟

格点规范理论是我们理解高能物理学的基础。然而，为其寻找合适的量子模拟平台已经被证明是很困难的。本文证明了1+1维的AbelianHiggs模型是格点规范理论的实验量子模拟的一个主要候选方案。为此，文中使用离散张量重构将大多数数值格点模拟中使用的时空各向同性版本平滑地连接到与哈密顿公式相对应的连续时间极限。哈密顿量的本征态对于周期性边界条件是中性的，但作者通过引入Polyakov环或外部电场来探测非零电荷扇区。在这两种情况下都获得了与质量间隙、规范耦合和空间尺寸相关的通用函数，它们在时间晶格间距变形下不变。最后作者提出，使用光学晶格中俘获的物理多层原子梯，并让其与里德堡修饰的相互作用再发生交互作用，从对模型进行量子模拟并检查普适特征。文章结果提供了使用光学晶格中的原子来模拟格点规范理论的一种途径。

QuantumSimulationoftheUniversalFeaturesofthePolyakovLoop

JinZhang,etal.

,223201(2018)

光环形谐振腔中

玻色-爱因斯坦凝聚态的Pinning转变

本文实验研究了在两个方向上不对称泵浦的光学环谐振器中玻色-爱因斯坦凝聚态的动态不稳定性，发现除了临界谐振器-泵失谐之外，无论泵的强度如何，系统都会变得稳定。另外，文章通过数值模拟给出并描述了相图和淬火曲线。最后，作者基于对相应非线性运动方程的几何理解讨论了对应的物理解释。

PinningTransitionofBose-EinsteinCondensatesinOpticalRingResonators

,etal.

,223601(2018)

非线性动力学和流体力学

责编：兰岳恒

浮力驱动流通过固体颗粒床

产生新型Rayleigh-Taylor湍流

通过高分辨率直接数值模拟来研究一种刚性有限尺寸球体的Rayleigh-Taylor（RT）流体湍流，由一种崭新浸入式边界法将流体和固相完全耦合。与众所周知的经典RT混合现象相比较，介质的多孔特征显示了混合过程中完全不同的物理特性。对于足够小的孔隙率，混合层的生长率是线性的（而不是二次的）并且速度波动倾向于饱和到一个恒定值（而不是线性增长）。这篇文章提出一个有效的连续模型，可以完全解释这些结果，其中有限大小球体孔隙度通过摩擦系数进行参数化。(闫子硕)

Buoyancy-DrivenFlowthroughaBedofSolidParticlesProducesaNewFormofRayleigh-TaylorTurboyancy-Dulence

,etal.

,224501(2018)

等离子体与束物理

责编：陈少永

射频电流凝聚抑制撕裂模

SuppressionofTearingModesbyRadioFrequencyCurrentCondensation

,225001(2018)

高频铌加速腔中的场增强超导电性

关于氮掺杂处理的发现表明，当氮杂质作为材料中的间隙溶解时，铌谐振器的射频表面电阻可能显著降低。氮掺杂腔表现出一种独特的行为——反Q斜率，即表面电阻的温度依赖项随加速场的增加而减小。表面电阻行为的这种不寻常趋势是由于掺杂处理后铌晶格中存在间隙氮所致。本文重点研究了在不同腔谐振频率下表面电阻的温度依赖项与场的依赖关系。结果表明，如果谐振频率足够高，即使在纯净的铌腔中也可能出现反Q斜率，这为理解反Q斜率效应提供了新的途径。（王科力，牟茂淋）

Field-EnhancedSuperconductivityinHigh-FrequencyNiobiumAcceleratingCavities

,224801(2018)

凝聚态物理：结构

责编：马天星

强相互作用费米子超流中的临界涡旋脱落

Park等人研究了强相互作用费米子超流6Li中，BEC-BCS转变附近的临界涡旋脱落。通过在样本中移动光学障碍物并在飞行时间后直接对涡旋成像，测量了涡旋脱落临界速度uvor随障碍物行进距离L的变化。观测到的uvor随着L的减小而增加，其增加速率在幺正区域最高。在深玻色-爱因斯坦凝聚区域，经验耗散模型很好地捕获到uvor对L的依赖性，可通过恒定值η=-[d(1/uvor)/d(1/L)]表征。然而，当系统被调谐到越过共振时，随着L的增加，η以Lc为特征距离阶跃增加，其中Lc与障碍物尺寸相当。随着系统向BCS区域趋近，这种双峰行为得到了加强。作者将这种uvor的演化归因于在费米凝聚物的涡旋脱落动力学中潜在费米子自由度的出现。（黄通昀）

CriticalVortexSheddinginaStronglyInteractingFermionicSuperfluid

JeeWooPark,BumsukKo,

,225301(2018)

激子-偏振子链中拓扑电荷的受控排序

Gao等人在实验和理论上论证了激子-偏振子涡旋链到一维捕获势阵列的可控加载。通过适当地形成非共振泵浦光，将系统驱动到玻色子凝聚的状态来实现两类涡流链间的切换，这种链具有相同或交替符号的拓扑电荷。与自旋链相似，这些涡旋序列实现了“铁磁”或“反铁磁”序，从而自旋的作用由轨道角动量引起。涡流的铁磁序与持续手性电流的形成有关。其结果为周期性激子-偏振子系统中轨道角动量和拓扑序非平凡分布的可控产生铺平了道路。（黄通昀）

ControlledOrderingofTopologicalChargesinanExciton-PolaritonChain

,etal.

,225302(2018)

光学超晶格中

SU(N)费米气体的反铁磁自旋关联

大自旋冷原子系统可以表现出在自旋1/2系统中不出现的独特现象。Ozawa等人报道了费米气体的最近邻反铁磁自旋关联的观察结果，这种光晶格中的费米子具有SU(N)对称性。通过光泵浦技术提供自旋自由度的精确控制，使作者能够直接对比SU(2)和SU(4)的情况。Ozawa等人的重要发现为，与SU(2)相比，SU(4)自旋系统的反铁磁关联因为Pomeranchuk冷却效应而得到增强。这项工作是实现新奇SU(N2)量子磁性的重要一步。（黄通昀）

AntiferromagneticSpinCorrelationofSU(N)FermiGasinanOpticalSuperlattice

HidekiOzawa,etal.

,225303(2018)

bcc相中通过固态3He的质量流

大量实验表明，在温度低至16mK时，质量可以在固态4He中传输，这一特性暗示可能存在着超流。但这种流的物理本质还尚不明晰。费米同位素3He提供了与固体直接比较的可能性，在3He中量子效应更为显著，而并不认为存在超流。本文作者对高纯度的bcc3He进行了流的测量，使用了与hcp4He相同的单元，在该单元上施加压力差时，hcp4He中观察到了类超流反应。在bcc3He中，的确观察到了流，但与4He的观测结果形成了鲜明对比，3He中的流强度随温度单调下降。在接近熔化时，3He中流以0.85K的能量热激发消失，但是甚至在30mK时仍有一些流存在。即使在低温下重熔的低密度样品中，在100mK以下固体中的流速基本上恒定。这种固体3He和4He的非常不同的表现，支持了4He中存在超流的解释。尽管在3He中这种超流是不可能存在的，但是低于100mK时与温度无关流的存在，表明该状态下的流也具有量子特性。这种流肯定与缺陷效应有关，并且基于流量的大小和与其他实验的比较，作者等人得出结论，在热力学和量子领域，这种流与热激发的位错运动或扭结的隧穿运动有关。（张陆峰）

MassFlowthroughSolid3HeinthebccPhase

ZhiGangChengandJohnBeamish

,225304(2018)

随机取向多面体和轴对称粒子

周围的空隙渗流

由不渗透颗粒组成的多孔材料限制了流体流向不可渗透夹杂物周围的空隙。渗透转变标记着允许大量运输的颗粒密度和在宏观尺度上阻止穿越的浓度之间的边界。通过使用虚拟示踪粒子，用空隙空间的动态渗透，Priour等人可以准确地处理夹杂物几何形状。作者计算了各种轴对称形状和刻面固体的体积临界数密度ρc，其中前者包括从高度扁圆形（板状）到高度扁长（针状）极端的圆柱体，椭球体，圆锥体和片状颗粒。对于后者，结果表明共同渐近值与对齐圆柱形颗粒相同。作者找到五种柏拉图固体（即四面体，立方体，八面体，十二面体和二十面体）的每种以及截顶二十面体的渗透阈值。对于每个多面体，作者考虑对齐和随机取向的晶粒，仅对比后者的立方体，为前者找到不同的渗透阈值。他们发现的反常扩散指数与三维晶格上离散模型的通用类别不同。（黄通昀）

PercolationthroughVoidsaroundRandomlyOrientedPolyhedraandAxiallySymmetricGrains

,

,225701(2018)

第一性原理中动态无序固体的相稳定性

由于原子在固定平衡位置附近振动标准图像的失效，对具有动态无序的固体材料相稳定性的理论研究变得很有挑战性。动态无序的固体材料在应用中显示出巨大的潜力。特别地，其中无序导致的异常高的离子导电性的超离子导体，作为电池和燃料电池中的固态电解质非常有前景。实现这一可能性的最大障碍是动态无序相有限的稳定性。本文中，作者概述了获得动态无序固体自由能的方法。它是基于在无序相的机械稳定有序变体，和动态无序相本身之间的变形路径上的应力—应变热力学积分。本文的研究结果表明，在沿变形路径的应力行为中捕获到了与动态无序相关的大熵贡献。Klarbring等人将该方法应用于Bi2O3，其超离子δ相是已知最快的固体氧化物离子导体。他们准确地再现了实验过渡焓和低温基态α相至超离子δ相的相变临界温度。当无序相通过连续变形路径连接到稳定相时，该方法可用于超离子导体和具有动态无序的其他材料的相稳定性的第一性原理描述。（王婧瑶）

PhaseStabilityofDynamicallyDisorderedSolidsfromFirstPrinciples

,225702(2018)

快速压缩和减压下固态H2O的结构转变

压力诱导形成的非晶冰和低密度非晶（LDA）到高密度非晶（HDA）的转变，普遍认为在动力学上是发生在转变温度（Tc）以下的。该温度要高于热力学驱动的晶体-晶体转变温度（例如，冰Ih到II的转变），也高于以HDA和LDA为主要结晶相的结晶温度。在本工作中，作者ChuanglongLin等人发现了高于Tc时，从冰Ic到结晶时依赖压缩率的高密度非晶相（HDN）的相变，在快速压缩下绕过了晶体-晶体转变过程。在高于Tc时，快速减压的方式可将HDN转化为低密度非晶（LDN）相，其进一步结晶成冰Ic的过程是自发的，而缓慢减压时HDN会直接结晶成冰Ic。以上结果表明，HDA的形成和高于Tc时HDN到LDN的转变是（解）压缩率，势垒和温度之间竞争的结果。本工作中证明了转变温度与临界压缩率呈指数关系。本工作的结果给相变的静态研究，提供了重要的动态特性研究的补充。（张陆峰）

VentureintoWater’sNoMan’sLand:StructuralTransformationsofSolidH2OunderRapidCompressionandDecompression

ChuanlongLin,etal.

,225703(2018)

采用双电荷态的原子力显微镜

控制单分子碎裂

通过原子操作，Fatayer等人使用非接触原子力显微镜在多层绝缘膜上进行了单分子的表面化学反应。原子力显微镜的单电子灵敏度允许他们跟踪分子中添加单个电子后的增加物并研究反应产物。通过执行基于长寿命双电荷状态的新策略，单个分子碎裂。通过再次改变系统的电荷状态可以恢复碎裂，这说明分子碎裂是可逆反应。除密度泛函理论外，实验结果还可以深入了解不同产物和反应途径的电荷状态。类似的分子系统可用作电荷转移单元并诱导可逆的化学反应。（王婧瑶）

ControlledFragmentationofSingleMoleculeswithAtomicForceMicroscopybyEmployingDoublyChargedStates

ShadiFatayer,etal.

,226101(2018)

稀盐溶液中浸泡的碳纳米管内

意外的高盐积累

Wang等人通过实验证明，仅在稀盐溶液中浸泡的多壁碳纳米管（CNTs）中，形成了具有出乎意料高浓度的盐聚集物，即使是仅含有微量盐的稀盐溶液。这一发现表明，当CNT浸泡在海水浓度甚至更低浓度的稀盐溶液中时，盐聚集体阻挡了CNTs的流体，这一发现可能为开发新型CNT脱盐技术开辟了新的途径。CNT的高盐积累还为在含有微量贵金属盐的溶液中收集或提取贵金属盐提供了新的基于CNT的策略。理论分析表明，碳纳米管内的这种高盐积累主要归因于水合阳离子与CNT芳环中的π电子的强水合阳离子-π的相互作用。（王婧瑶）

UnexpectedlyHighSaltAccumulationinsideCarbonNanotubesSoakedinDiluteSaltSolutions

XueliangWang,etal.

,226102(2018)

凝聚态物理：电子性质

责编：袁喆，马锋杰，沈卡

Ag2BiO3非极性相的

拓扑沙漏型狄拉克半金属性

寻找受对称性保护的拓扑态一直处于量子材料研究的前沿。近期，有理论指出在三维块体材料中可能存在沙漏型费米子,但在实验上确定该类费米子的存在仍然具有挑战性。本文中，作者利用第一性原理计算展示了电荷有序的铁电氧化物Ag2BiO3中沙漏型费米子的实现过程。结果表明，在没有自旋轨道耦合(SOC)效应的情况下，Ag2BiO3中的低能带结构由位于两个相互正交滑移镜平面上的两条沙漏状节点线组成。这些线在一个共同的点相交，形成一个相互连接的链状结构，延伸到第一个布里渊区以外。SOC会在节点线上打开一个小的带隙，从而使得C2y螺旋轴上形成两个对称的沙漏状狄拉克点。（刘钱）

TopologicalHourglassDiracSemimetalintheNonpolarPhaseofAg2BiO3

,226401(2018)

通过同自旋翻转激发揭示的

单吸附分子中的Jahn-Teller劈裂

Kügel等人发现，吸附在（√3×√3）表面合金上的锰酞菁（MnPc）分子的扫描隧道谱仪测量显示非弹性台阶单独发生在正或负偏压下，取决于针尖端位置。这与传统的分子激发阈值形成对比，传统的分子激发阈值与电流方向无关，因此在正偏压和负偏压下总是都会发生。他们发现该极性选择性与占据轨道和空轨道的空间分布一致。由于与衬底的相互作用，电荷转移到MnPc的双重简并dπ轨道中。相应的Jahn-Teller效应解除了简并性并导致了同自旋或赝自旋翻转激发，即轨道Kondo共振的非弹性类比。（方子明）

Jahn-TellerSplittinginSingleAdsorbedMoleculesRevealedbyIsospin-FlipExcitations

JensKügeletal.

,226402(2018)

无洛伦兹不变性系统的双粒子碰撞

坐标偏移和流体动力反常霍尔效应

Pesin等表明晶体中遭遇双粒子碰撞的电子会经历一个依赖于它们单粒子布洛赫波函数的坐标偏移，并且他们导出了这种移动的一个规范不变表达式，对于任意能带结构和任意双粒子相互作用势都成立。作为该理论的应用，他们考虑了Weyl费米子在三个空间维度中的双粒子坐标移位。他们示范表明这种偏移通常对电子液体的反常霍尔电导率有贡献。（方子明）

Two-ParticleCollisionalCoordinateShiftsandHydrodynamicAnomalousHallEffectinSystemswithoutLorentzInvariance

,226601(2018)

1T-TiSe2中电荷密度波

相图的再现揭示了其激子特性

最近的实验表明，激子自由度对1T-TiSe2中电荷密度波（CDW）相变的发生起着重要作用。通过基于密度泛函理论的电子和声子谱的系统计算，Chen等人表明预测的CDW相临界掺杂量超过实验值1个数量级。相比之下，激子序参量和重整化能带结构的独立自洽多体计算能够非常好地定性和定量地与实验相图符合。这表明电子-电子相互作用和由直接电子-空穴耦合引起的激子不稳定性对于准确描述该系统中CDW的性质是非常关键的。这对于理解该系统和关联系统的CDW相中超导电性的出现具有重要意义。（方子明）

ReproductionoftheChargeDensityWavePhaseDiagramin1T−TiSe2ExposesitsExcitonicCharacter

ChuanChenetal.

,226602(2018)

基于第一性原理SrTiO3钙钛矿中存在

软模式下的电子-声子散射和电子迁移率

结构相变和软声子模式对计算强非谐晶体中的电子-声子（e-ph）相互作用提出了长期挑战。在这里，Zhou等人发展了第一性原理方法来计算具有非谐晶格动力学性质的材料中的电声子散射和电荷输运。他们采用重整化声子来计算所有声子模式的具有温度依赖的电声子耦合，包括与铁电性和相变相关的软模式。他们表明，立方SrTiO3中的电子迁移率室温下是由纵向光学声子的散射控制，而在低于200K时是由铁电软声子决定。他们的计算可以准确地预测SrTiO3中电子迁移率在150-300K之间的温度依赖性，并揭示其大致T-3趋势的微观起源。他们的方法使得能够在众多具有相变和强非谐声子的晶体中实现电声相互作用和电荷输运的第一性原理计算。（方子明）

Electron-PhononScatteringinthePresenceofSoftModesandElectronMobilityinSrTiO3PerovskitefromFirstPrinciples

Jin-JianZhou,,

,226603(2018)

反演不对称Weyl半金属中

新的量子异常引起的手性约瑟夫森电流

Zhang等人研究了Zeeman场影响下的基于反演不对称但时间反演对称的Weyl半金属的约瑟夫森结。他们发现，由于不同的自旋结构，相反手性的Weyl节点对外部磁场的响应不同。值得注意的是，垂直于结方向的塞曼场导致了相反手性的电流-相位关系中相反符号的相移。这也导致在即使结内没有相位差的情况下的一个有限的手性约瑟夫森电流（CJC）。该特征可以用于手性电子学中的应用。在结很长和零温度极限下，这个手性约瑟夫森电流代表着低能区域一种新颖的在π相位差时的Goldstone玻色子量子反常，这与Z2对称性有关。它可以通过反常Fraunhofer模式进行实验检测。（方子明）

ChiralityJosephsonCurrentDuetoaNovelQuantumAnomalyinInversion-AsymmetricWeylSemimetals

Song-BoZhang,etal.

,226604(2018)

无边界石墨烯器件中

分数量子霍尔能隙的定量输运测量

因为具有可调性大、内部自由度多以及无序度低等特点，石墨烯异质结构正在成为研究分数量子霍尔效应的重要实验平台。在本文中，Polshyn等人报道了在无边界Corbino几何结构中制备的双石墨门控单层石墨烯器件中的分数量子霍尔热激活能隙测量。在有着基底诱导子晶格劈裂的器件中，作者发现了零能朗道能级中可调节的单个分数量子霍尔态和多组分分数量子霍尔态交叉区域。单组分区域的激活能隙与采用单展宽参数Γ≈7.2K的数值计算结果符合得很好。而在第一激发朗道能级中，分数量子霍尔能隙受到朗道能级混合的影响很大，这使得作者意外地发现一个在整数填充v=-4时的谷有序态。（李松）

QuantitativeTransportMeasurementsofFractionalQuantumHallEnergyGapsinEdgelessGrapheneDevices

,226801(2018)

扫描隧道显微镜结中

等离子体辅助的共振电子隧穿

Liu等人报导了由可见波长cw激光激发扫描隧道显微镜（STM）结引起的从Ag或Au针尖至Ag（111）表面场发射共振（FERs）的等离子体辅助的共振电子隧穿。作为等离子体激元辅助共振隧穿的标志，他们观察到FER光谱中第一个峰值的下降能量固定地等于入射光子能量。Ag和Au尖端STM诱导的光致发光测量揭示了激光诱导的FER光谱变化与结的等离子体特性间的显著相关性。他们的结果阐明了等离子体纳米腔中的新型共振电子转移机制。（方子明）

Plasmon-AssistedResonantElectronTunnelinginaScanningTunnelingMicroscopeJunction

ShuyiLiu,,

,226802(2018)

拓扑绝缘体界面处的分数角动量

近期的科学研究已经发现位于超导体和强拓扑绝缘体界面的磁涡旋的两个基本拓扑性质：这种磁涡旋既携带了与拓扑量子计算有关的马约拉纳零能模式，在满足时间反演不变性的拓扑绝缘体中还携带四分之一个电荷。这个分数化电荷是由拓扑绝缘体的电磁拉格朗日量的轴子项引起的。在本文中Nogueira等人确定了决定磁涡旋统计学性质的角动量J。通过求解包含超导体和拓扑绝缘体中屏蔽作用的轴子-London电动力学方程，作者发现了磁涡旋角动量的基本量子数是−n2ℏ/8，这里n是涡旋线的通量量子数。交换两个基本通量会将波函数的相位改变-π/4。(李松)

FractionalAngularMomentumatTopologicalInsulatorInterfaces

,227001(2018)

在高度过掺杂CuO2单层中

无节点高Tc超导性

Jiang等人研究了在d波铜酸超导体Bi2Sr2CaCu2O8+δ上生长的单层CuO2的电子结构和超导性。密度泛函理论计算表明在界面处会有大量的电荷转移使得CuO2单层严重过掺杂并进入至今没有在块体铜酸盐中实现的富空穴区域。作者发现这种情况下Cu的dx2−y2和d3z2−r2轨道变得很重要，并且费米面包含着分别与这两个轨道有关的单电子和单空穴包。通过构建一个eg轨道的最小关联两轨道模型，作者发现自旋轨道交换作用会产生具有s波配对对称性并且能隙与块体d波能隙可比的无节点超导体，这与近期的实验相符。这些发现指出了一个在臭氧环境下生长过渡金属氧化物单层异质结构来实现新型高Tc超导体的方向。(李松)

NodelessHigh-TcSuperconductivityintheHighlyOverdopedCuO2Monolayer

KunJiangetal.

,227002(2018)

FeSe中的向列序增强轨道选择性

受到近期块体FeSe低温实验的启发，Yu等人使用了U(1)slave-spin理论研究了FeSe向列相的多轨道模型中的电子关联效应。作者发现有限大小的向列序有助于轨道选择性莫特相的稳定。并且，他们还提出当d波和s波键向列序与铁磁轨道序结合时，即使xz和yz轨道之间的能带劈裂很小，也会存在相当大的轨道选择性。这个理论工作解释了在FeSe向列相中发现的非同寻常的强轨道选择性，提供了一些揭示向列序本质的线索，并为阐明铁基超导体中超导性和向列性的相互作用奠定了基础。（李松）

OrbitalSelectivityEnhancedbyNematicOrderinFeSe

RongYuetal.

,227003(2018)

关联电子系统中的主手性模型

Batista等人讨论了局域序参数超过单个自旋矢量的非共线磁现象。基于二维三角格子和三维烧绿石格子的简单情形，作者证明了这两个体系的低能理论可以被经典海森堡模型和主手性模型的连续插值所生成的一系列单参数西格玛模型所描述。作者进一步把这个模型的三维版本推广到打破空间和自旋旋转对称性的情况。（李松）

PrincipalChiralModelinCorrelatedElectronSystems

,227201(2018)

有机极化子中

非马尔可夫动力学过程的张量网络模拟

有机极化子是由光学电磁模和有机分子中的弗伦克尔激子(Frenkelexcitons)杂化形成的，是光子、电子和声子的三重混合物。第一个关于振动对有机极化子动力学行为影响的研究依赖于马尔可夫方法中的费米黄金法则，它忽略了电子和振动激励之间的相关性和相互作用。本文中，作者采用时变矩阵乘积态算法研究有机分子充满的光学腔中存在的极化子态的含时动力学行为。结果显示，若有机分子和单个电磁空腔模式耦合，体系将展示出非马尔可夫行为的特征。而分子核和暗态的集体运动在决定极化子动力学和随后的光子发射中都起着关键作用。（刘钱）

TensorNetworkSimulationofNon-MarkovianDynamicsinOrganicPolaritons

,227401(2018)

偶极极化子间增强的相互作用

极化子是由空腔光子和激子之间的非微扰耦合形成的，进一步增加极化子与极化子的相互作用对于探索强相关光子的新体系至关重要。增强相互作用的一种方法是设计具有永久偶极矩的极化激子。本文中，作者研究栅电压对偶极子间相互作用强度的影响。首先，作者在嵌入微腔内的耦合量子阱结构中，利用相干电子隧穿效应产生激子偶极子。接着，通过测量极化子受共振激光驱动时反射光强度的变化来表征相互作用强度的变化。结果显示，由于栅电压导致体系中偶极子大小的增加从而使得偶极子之间的相互作用强度呈现大幅增加。（刘钱）

EnhancedInteractionsbetweenDipolarPolaritons

,227402(2018)

利用支持强电磁跃迁的量子发射器

探测光学态的组合电磁局域密度

随着量子发射器中电子跃迁多样性的提出，越来越多的注意力被吸引到镧系和过渡金属离子的磁偶极子跃迁中。由于这些磁偶极子的跃迁往往伴随着相同激发态下电偶极子的跃迁，使得对这些态中跃迁寿命的认识还不十分清楚。实验证明，量子发射器的辐射衰减率是由光学态的电磁局域密度决定的。基于此，本文中作者对氧化镁中的二价镍离子和氧化钇中的三价铒离子这两种不同的量子发射体进行了Drexhage类型的实验，以便研究电磁跃迁中的电磁局域密度问题。结果显示，作为发射端-界面分离距离函数的寿命振荡现象在特定情况下会消失，证实了电磁局域密度是指总模态密度。进一步分析表明，这些发射类似于热发射，可以有效地激发电磁场的所有极化和方向。（刘钱）

ProbingtheCombinedElectromagneticLocalDensityofOpticalStateswithQuantumEmittersSupportingStrongElectricandMagneticTransitions

,227403(2018)

极化子凝聚体中的

涡旋多稳定性和贝塞尔涡旋

VortexMultistabilityandBesselVorticesinPolaritonCondensates

,227404(2018)

超导金属的超薄薄膜

作为实现拓扑超导的平台

实现拓扑超导的要素通常包括库伯配对、空间反演对称性破缺和时间反演对称性破缺。Lei等人在理论上探索了使用超导金属超薄薄膜作为实现拓扑超导性平台的可能性。原理上来讲，在基底上制备这种超导金属超薄薄膜时必然会破坏空间反演对称性，同时它也有内禀的库伯配对，所以当存在外磁场破坏时间反演对称性时，这种超导金属超薄薄膜自然会具有拓扑超导性。通过使用微观密度泛函理论，作者发现对于超薄Pb和β-Sn超导体来说，改变应力可以将费米能级的位置调到准二维能带的极值能量处，并且在具有时间反演不变性的动量处的电子态具有很大的g因子，这会增强外磁场的影响。（李松）

UltrathinFilmsofSuperconductingMetalsasaPlatformforTopologicalSuperconductivity

ChaoLeietal.

,227701(2018)

软物质与交叉科学

责编：徐留芳

非热干扰与悬浮液热玻璃化

转换之间的交叉

在颗粒均匀分散的高密度的热系统和无热无序系统的非牛顿流体系统在动力学上具有惊人相似的特征。通过研究具有不同体积分数、粒径和相互作用的屈服应力流体和胶体玻璃的流变曲线，Dinkgreve等人表明，热系统和无热系统分别表现出关于玻璃和干扰点具有相同指数的幂律标度。使用拉普拉斯压力作为无热系统的应力标度量和热系统的渗透压，可以将所有屈服应力流动曲线以标度投影到单个通用曲线上。令人惊奇的是，粒子间相互作用的细节对于尺度缩放并不重要，表明它们类似于同一普适类的相变。这种尺度缩放的操作可以让我们根据体积分数和已知材料性质预测这些系统的流动特性。（王赫）

CrossoverbetweenAthermalJammingandtheThermalGlassTransitionofSuspensions

,etal.

,228001(2018)

起皱斑图的对称性破缺：

脑回普遍比脑沟厚

当弹性衬底上的平面弹性层受足够大的应力以使其呈波浪状弯曲而让系统能量最小化时，在软材料中会出现起皱失稳。众所周知，这种不稳定性在工程中起着重要作用，但它也出现在许多生物系统中。在这些系统中，造成起皱失稳的应力通常是由两层的差异生长产生的。除不稳定性外，弹性层的上下两侧受到不同的力。这种力的差异导致对称性破缺，即在脊处的厚度大于在谷处的厚度。Holland等人通过结合分析、计算和简单的聚合物实验，对这一现象进行了广泛的分析，以表明对称破缺是这类系统的一个共性。一个世纪以来，人们就知道脑回和脑沟之间存在厚度差异，他们将对该问题的想法应用于研究大脑的皮质折叠。他们对数百个人类大脑的广泛分析揭示了系统区域依赖的厚度变化。他们的研究结果表明，与所做聚合物的实验类似，大脑发育过程中不断变化的厚度模式遵循简单的物理定律：脑回通常比脑沟更厚。（何寒梅）

SymmetryBreakinginWrinklingPatterns:GyriAreUniversallyThickerthanSulci

MariaHolland,etal.

,228002(2018)

近平衡态的二维风筝形胶体玻璃的

振动模态和动态异构性

VibrationalModesandDynamicHeterogeneityinaNear-Equilibrium2DGlassofColloidalKites

YiwuZong,etal.

,228003(2018)

单纯形活性驱动模型

许多复杂系统用网络表示会比较方便，比如由元素（节点）的两两相互作用（链接）构成的结构。然而，对于许多生物和社会系统而言，基本相互作用涉及两个以上的元素，这时单纯复形更适合描述这种现象。而且，这些相互作用经常随时间而变化。这里，我们提出了一个模拟这种演化的框架：单纯形活性驱动模型，这个模型的核心单元是表示多体相互作用的节点的单纯形。我们将用解析和数值的形式给出：单纯形结构的使用，对于活性驱动模型来说，会出现关键性结构的差异，而活性驱动模型是典型的含时两体相互作用网络模型。它还影响模拟疾病传播或社会传染等典型过程的结果。特别地，相互作用中涉及的节点数量的涨落可能影响简单传染模型的结果，这与活动驱动模型中发生的情况相反。(何寒梅)

SimplicialActivityDrivenModel

GiovanniPetri,etal.

,228301(2018)

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