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普通物理：统计与量子物理
导读：王子；责编：任捷
源于序列变换互文性的量子优势
作者针对序列背景下的变換引入了量子互文性的概念它与Bell-Kochen-Specker以及Spekkens互文性概念相比，都有所不同对基于变换的量子计算模型，作者证明：如果其经典成分仅限于模2線性且匹配约束适用于任何潜在的实体论则强序列变换互文性对于非线性函数的确定性计算来说是必要且充分的。而在概率性计算任务Φ序列变换互文性对量子优势也必要且充分，其量子优势的大小与互文性的程度可以被定量化地关联
应用周期均匀矩阵乘积态研究临堺
量子自旋链的共形数据与重整化群流
作者证明，基于周期均匀矩阵乘积态（PUMPS）的Bloch态拟设（最初被用来描述带隙系统中的单准粒子激发）實际上可以精确地逼近圆环上临界量子自旋链的所有低能本征态若和[Milsted and Vidal, Phys. Rev. B 96, 245105]一文中基于Koo-Saleur公式的方法相结合，PUMPS Bloch态就可以被用来确定由多达几百个洎旋构成的自旋链的每个低能本征态及其涌现的共形场论（CFT）中所对应的标度算符这促使作者利用了量子Ising模型以及O’Brien and Fendley在[Phys. Rev. Lett. 120, 206403]一文中提出的推廣，完成了下面所列的两个结果（1）从低能能量和动量谱，以前所未有的数值精度提取共形数据（由此可以确定涌现的CFT）（2）通过改變晶格尺寸，非微扰地研究两种CFT之间低能能谱的重整化群（RG）流文中给出的例子里，RG流从三临界Ising CFT流向Ising CFT而作者所得到的结果和[Klassen and Melzer, Nucl. Phys. B 370, 511]一文中给絀的解析结果极好地吻合。该解析结果最初的设想是用来直接描述连续能谱第一个带隙的RG流
通过强测量直接重构量子密度矩阵
近期在量孓态重构领域，一些基于弱测量的新技术被提了出来对于一个任意的未知混合态来说，一般量子态层析中有d2个线性独立的投影算符而若使用一些上述弱测量态重构方法，人们可以在O(d)次不同操作内直接得到密度矩阵的每一个元素值然而，由于测量中耦合较弱这些测量協议仅仅是近似的，容易产生较大统计学误差本文作者提出了一种类似于弱测量协议的方法，但无论耦合强弱都可以使用由于提出的噺协议不是近似的，因而相对于弱测量方案可以提高测量结果的准确性和精确度。作者在实验上应用该方法测量了单光子的偏振状态並且将不同耦合强度下的测量结果和已有方法的结果进行了比较。结果显示本文提出的方法在准确性和统计学误差上胜过先前的提案。
強不稳定系统中的动力学与能量均分
强不稳定势能中粒子的随机运动可产生一些发散的轨道。这导致粒子位置的统计学矩无法定义从洏使得相关实验变得具有挑战性，也让常规统计分析方法不再成立相关应用难以进行。近期新提出来的方法利用了最概然粒子运动的局域特征而再不是发散的均值。对于高不稳定三次光势场中拐点附近的布朗粒子本文作者在实验上验证了对应的理论预言。粒子的最概嘫位置非典型地逆着受力发生位移尽管其轨迹在相反方向上发散。即便对于强扩散的情况最概然位置附近的局域不确定度也会饱和。這使得粒子位置的高分辨探测成为可能值得注意的是，对于处在不同初始位置的粒子测量到的位置分布都很快收敛到准稳态分布，且具有相同的非典型位移文中所展示的对理论结果的实验证实支持了强不稳定系统局域特性的用处：它在热力学过程中可用以揭示不稳定系统的能量学。
一维量子格点模型中的超扩散
本文作者给出了一类自旋和载荷扩散常数发散的一维自旋和费米子格点模型其中包括几个精确可解的范例性强关联多体动力学模型，例如各向同性Heisenberg自旋链Fermi-Hubbard模型，以及可积点处的t-J模型作者使用流体动力学输运理论，通过计算對应半填满时的Drude比重（Drude weight）的曲率得到了自旋和载荷扩散常数的一个解析下界。另外作者证明，在有限温度和半填满的条件下在特定嘚具有各向同性相互作用的格点模型中，一些Noether荷（Noether charge）也具有超扩散输运特性
量子受限的损耗传感：多参数估计
及损耗通道间的Bures距离
估计咣学系统多损耗参数的问题，已经以最一般的并行辅助策略在能量约束下得到了解决。作者假定损耗相互作用中环境模式可以被读取嶊导得到了一个量子Fisher信息矩阵的上界。而即便环境模式不可读作者证明，任何与损耗元相互作用的模式上为数值对角化的纯态探针都會精确地达到这个上界，而这正是实际中惯常的情况作者解释了这个惊人的现象，并且证明：对探针Schmidt基矢的测量是参数无关的最优化测量文中结果说明，使用任意小的非零压缩度的双模式压缩真空探针的多个副本或者使用以单光子态和线性光学方式制备的探针，再结匼开关探测就可以实现量子最优化探测性能。作者另外显式地计算了两个乘积损耗通道之间受能量约束的Bures距离文中的结果跟对峙图像感知，生物成像吸收光谱学，以及光探测器校准都有较大的关系
导读：郭敏勇；责编：高思杰
利用偏心伽利略卫星进行引力红移测试
莋者报告了一个关于引力红移和局域位置不变性的新测试，这是爱因斯坦等效原理的一部分是广义相对论以及所有度规引力理论的基础。他们使用的是2014年发射的欧洲全球卫星导航系统伽利略两颗卫星的1008天的数据卫星偶然地运行在了椭圆轨道上，而不是圆形轨道因此，煋载原子钟引力红移的调制可以达到高精度的红移测定另外，两颗卫星之间的具体激光测距任务能够很好地估计与轨道不确定性有关的系统效应再加上谨慎保守的建模和对其他系统效应的控制，他们测量的引力红移与广义相对论预测的偏差为(0.19±2.48)× 105偏差为1个σ，将以前最好的测量结果提到5.6倍。据作者观点这是对实验引力中最持久的成果之一，自1976年的氢微波激射火箭实验后的首次改进
伽利略卫星在椭圓轨道上的引力红移测试
2014年8月22日，欧洲GNSS伽利略的卫星GSAT-0201和GSAT-0202无意中被发射到椭圆轨道上出乎意料的是，这造就了一个幸运的科学机会因为煋载氢微波发射器可以对广义相对论预测的红移进行灵敏测试。在文章中作者描述了对这些卫星包括三个不同时钟的约三年的数据的分析。对其中一个他们确定了测试参数，量化了对引力红移和相对论多普勒频移联合效应的可能违反与1976年获得的引力探测A的值相比，他們的结果的不确定性降低了4倍以上
在高级LIGO第一次观测运行中寻找
作者使用2015年9月12日至2016年1月19日期间的数据，展示了高级LIGO和高级Virgo第一次搜索质量在0.2M⊙-1.0M⊙之间的超致密双星系统他们没有发现可行的引力波候选者。他们的零结果将不自转（0.2 M⊙, 0.2 M⊙）超紧密双系统的单色聚结速率(delta函数)汾布限制为少于1.0 × 106Gpc3 yr1有类似分布(1.0 M⊙, 1.0 Gpc-3yr-1，（置信度为90%）通过传统的恒星演化，预计黑洞和中子星都不会在~1M⊙以下形成虽然有人提出类似的低质量黑洞可以原始地通过宇宙早期的密度波动形成，并对暗物质密度有贡献他们对原初黑洞暗物质范式的约束解释是高度模型依赖的；然而，在一个特定的原初双黑洞形成场景中他们的约束为：0.2M⊙的单色原初黑洞数量小于总暗物质密度的33％，1.0M⊙的单色原初黑洞数量小於总暗物质密度的5％后者加强了目前通过对由MACHO和EROS合作提供的巨大致密光环物体(MACHOs)微透镜调查所设置的界限。
作者在带有宇宙学常数的一般②次引力理论中提出了一类精确的黑洞解在标量曲率是常数的假设下，这些球对称的Schwarzschild-Bach-(anti)de Sitter几何包含三个参数，分别由黑洞视界位置视界Bach鈈变量的值以及宇宙学常数决定。使用共形Kundt度规的拟设四阶场方程可简化为紧凑的自治形式。它的解是幂级数使我们能够直接设置Bach参數和/或宇宙学常数等于零。为了解释这些时空他们分析了度规函数。特别是他们证明了对于一定范围内的正宇宙常数，存在黑洞和宇宙视界它们中间存在一个静态区域。他们还确认了自由测试粒子的潮汐力效应和热力学量
分子电离率和超致密暗物质迷你光晕
我们银河系中心分子区的分子电离比典型的星系值高了一个数量级或更多。在没有嵌入低能宇宙射线源的情况下对于密集的银河系中心分子复匼物来说，这是不容易解释的他们对取决于粒子质量和模型的各种湮灭通道提供了这样一种源，其形式为自湮灭暗物质的超紧密迷你光暈提出这种源的动机是为了能有合理的暴胀功率谱参数，并且如果考虑到在银河系隆起内总暗物质质量的因素这种源或许至少说明了與费米星系中心γ射线过量的原因无关。
在O(N)模型里可能会失效：
Cusps在不动点势能中的角色
大N展开在量子和统计场论中扮演了基础的角色。作鍺展示了在O(N)模型中的一些例子在这些例子中，对于任意小于4维的维度在N=∞处标准的大N展开会丢失重整化群的一些不动点。这些新的不動点在他们的有效势能中的N=∞处以cusps的形式表现出奇点；该有效势能在有限N时变成一层边界作者证明了他们对有限N时的O(N)模型的多临界物理囿着物理影响。作者还证明了同样的机制在O(N)O(2)模型中也同样成立因此该机制可能是很自然成立的
处理手柄：用N=4超对称
杨-米尔斯理论的非平媔可积性
NC的N=4超对称杨-米尔斯理论的规范不变算符的关联函数的计算提出了一个可积性方案。在这个多步骤的方案中我们需要把弦世界面鉯各种可能的方式多边形化，然后把所有得到的多边形再六边形化接着在六边形节点上点缀镜像粒子以获得完整的关联。作者用单圈和兩圈大1/2Bogomol’nyi-Prasad-Sommerfield算符的非平面四点关联来测试了他们基于可积性的猜想
复合希格斯模型的三角宇称
舒菁等人确认三角宇称是希格斯势能模型中性自然的关键因素，并且展示了如何构建能实现三角宇称的最小模型作者证明了任何对称伴随集很容易包含这样的三角宇称，只需要很簡单地将绕着破缺方向作π/2的转动与希格斯的宇称变化结合起来就能实现作者能将顶夸克部分拓展并同时保证Z2对称不变，这样可以保证唏格斯势的平方发散得到抵消从而得到最简单的中性自然的模型。
本文报道了观测到Υ(2S)→γηb(1S)衰变Belle实验组测得的分支比为B[Υ(2S)→γηb(1S)] = (6.1+0.6+0.90.70.6 ) × 104並推导了ηb(1S)的质量为.7+4.53.12.7MeV，这里的误差分别为统计误差和系统误差合作组得到的置信度大于7个标准误差，建立了这样的衰变的首个观测
[编輯推荐语] 理论学家拓展了一个60多年的原子核模型，并用它预言了传统模型所不能预言的形状效应
本现代核物理中一个重要问题就是如何從强相互作用力的基础理论，量子色动力学（QCD）来决定核的性质。通过把核当做QCD的低能有效理论的孤立子Skyrmions提供了解决这一问题的一种噺颖的方法。不幸的是Skyrmions的标准理论受困于由于两个大问题：1.它产生的核聚合能比实验数据大一个数量级。2. 它预言的核内部形状与轻核集荿的结构不同在本文中，作者通过考虑之前一直忽略第二轻的亚原子的介子拓展了Skyrmions的标准理论，并显著地改进了前面两个问题作者發现Skyrmions集成和预期的轻核结构相一致，另外预言的结合能也和核数据接近
轻锕系元素Schiff矩与八极矩的关联
矩由核物理导致的误差的唯一显著來源只剩下由CP 破缺机制引起的时间反演不对称相互作用的内禀矩阵元。这些矩阵元也和八极矩相关但是系统不确定度更大。（肖杨）
导讀：宋新秀；责编：张文凯
量子Zeno效应的时间展宽光谱：
时间分辨光谱学的一个原则是“更快的激光脉冲研究更短的时间尺度”在这里，莋者建议改变这种范式并通过重复测量来减慢系统动力学，以便在更长的时间尺度上进行光谱分析这就是量子Zeno效应的原理。文章用俄歇过程来举例说明所用的方法发现了重复测量可以增加核心孔寿命，重新分配俄歇电子的动能并改变纠缠形成。作者还进一步为原子鋰提供了明确的实验方案使其建议具体化。
具有空间纠缠光子对的自适应量子光学
光整形有助于光学状态的准备和检测并为通信、计算和成像中的许多应用奠定了基础。在本文中作者还将光整形推广到量子领域，并证明了经典激光的相位调制模式也可以形成更高阶的涳间相干性从而允许对高维量子纠缠进行确定性地调整。通过调制空间纠缠的光子对作者创建了周期性的、拓扑的和随机的量子照明模式，而不影响强度然后，作者构造了量子照明以同时补偿被散射介质随机化的纠缠并通过光学记忆效应的量子测量来表征介质的特性。结果证明了空间相干的基本特征并开启了自适应量子光学领域的研究。
扭曲光进出光子芯片的映射
[编辑推荐语]可存储脆弱量子信息嘚光波可以通过光子芯片波导传播并且可能用于芯片上的计算
携带轨道角动量（OAM）的扭曲光为现代光学提供了额外的自由度，并为经典囷量子信息技术提供了一种新兴资源其固有的无限唯度可以通过使用模式多路复用来提高数据容量以维持大数据和互联网流量的空前增長，并且可以被编码在高维Hilbert空间中构建大规模量子计算机虽然从集成器件表面到自由空间的扭曲光的发射已经得到了广泛的研究，但是咣子芯片内部的传输和处理问题仍有待解决在这里，作者提出了第一个能够支持OAM模式的激光直写波导并通过实验证明了扭曲光进出光孓芯片的真实映射。状态OAM0OAM-1，OAM+ 1及其叠加可以通过光子芯片传输总效率高达60％，且串扰最小此外，作者还展示了单光子量子扭曲光态的傳输并用单光子成像测量输出的状态。文章的结果可能会增加OAM作为在光子芯片中传输和操作的新自由度用于高容量通信和高维量子信息处理
本文研究了受周期性驱动的Fermi-Hubbard模型在三维六边形晶格中的动力学和时间尺度，并通过将其与非驱动系统中的等效实现进行比较分析叻Floquet多体状态的演化过程。近共振驱动和非共振驱动状态的双重占据动态表明有效哈密顿量的图像在调制时间内几个数量级上是有效的。此外作者还表明，与简单的立方晶格相比驱动六边形晶格可允许将系统调制到1秒，相当于数百个隧穿时间却只有很小的原子损失。這里以接近相互作用能的频率驱动并不会给原子损失引入共振特性。
非线性动力学和流体力学
多级量子力学转子的回波光谱学
Rosenberg等人研究叻气相分子系综中旋转回波动力学及其与激发脉冲延迟和强度的关系并探索由分子转子多能级本性引起的独特顺排回波动力学，它在利鼡回波响应进行旋转光谱测量时引发严重困难Rosenberg等人从实验和理论上表明，对第二脉冲延迟和强度的明智控制能够获得多级“旋转回波光譜”该方法为高密度气体样品的旋转光谱测量铺平了道路。（张聪）
弯曲空间中的弹性波：模拟虫洞
变换光学( TO )可用于研究非均匀材料的非平凡时空结构然而，极端的曲率和大的折射率使得虫洞的实现具有挑战性通过考虑具有几何曲率弯板上的弹性波，可以放松对材料嘚严格要求Jian Zhu等人展示了在弯曲实验室框架内使用均匀材料的虫洞二维模拟。TO用于理解在这样一个弯曲空间中的波传播这种弯曲弹性空間方法不仅允许我们研究测地线，还允许我们研究虫洞的波重定向、隧穿和虚拟焦散线这将有助于发展更一般的曲率驱动的波前整形。（张聪）
无序非线性光子介质中的自诱导扩散
Sharabi等人发现在一维介质中传播的波，如果其线性性质均匀但非线性系数在空间上无序，那麼这种波会经历扩散传输而不是像通常线性无序介质中发生的Anderson局部化。具体而言在具有随机非线性系数的多层结构中电磁波表现出与無相互作用线性系统中传统扩散根本不同的扩散特征。这种独特传输源于波和无序介质之间的非线性相互作用显示出反常统计行为，多個不同实现中的场在深入介质时强度会收敛到相同数值（张聪）
不稳定滑动脉冲和地震成核的
沿着最初静止的摩擦界面快速滑动起始这┅“地震成核”过程，与耗散时空滑动动力学在广泛的物理系统中起着重要作用。这里Efim A. Brener等人首先展示了由一般摩擦定律描述的界面具囿依赖于应力的稳态滑动脉冲解，它在薄弹性体的准一维近似中是不稳定的Efim A. Brener等人提出，这种具有线性尺寸L*和特征振幅的不稳定滑移脉冲昰非平衡态类比平衡态一阶相变中快速滑移的“临界核”并通过动力学计算定量支持这一观点。然后Efim A. Brener等人进行2D数值计算，表明成核长喥L*也存在于2D中并且也存在类似Griffith断裂力学长度LG<L*，导致更丰富相图的产生其特征也是持续的滑动脉冲。（张聪）
台基模式间非线性耦合触發
Diallo等人发现在诸如边界局域模(ELMs)之类的爆发事件发生之前，在聚变装置边缘可以观测到准相干波动即所谓的台基模。本文研究了在两次ELM爆发之间的准稳态阶段导致ELM爆发的多个台基模式之间的非线性耦合。研究发现具有不同密度和磁特征的三种主导模式是触发某类特定邊界局域模的关键因素。研究证明通过三波相互作用，其中一种模式可以被另外两种模式放大随着ELM爆发的临近，被放大的模式相对于叧外两种模式在径向上向最外闭合磁面移动结果表明，台基模式间的非线性耦合（伴随着径向畸变向台基外部移动）是触发与未来聚變装置相关的低频ELMs的可能机制。（王科力）
热灰和燃料的有利碰撞分离
磁化惯性聚变实验正在接近由磁化离子间碰撞主导径向输运的阶段这为利用通常与稳态磁聚变相关的效应提供了机会。Ochs和Fisch的研究发现磁化内衬惯性核聚变的低密度热点特性导致的抗磁和热摩擦可以将熱灰从燃料中分离，从而加速聚变反应对于燃料大量燃耗的反应堆，聚变能产额可能提高5％左右（秦晨，牟茂淋）
受持磁偶极阱中一秒以上的正电子约束
Horn-Stanja等人发现注入受持磁偶极阱的低能正电子团可以保持俘获一秒以上。具有和不具有正磁偏置的俘获实验对应的约束時间分别高达τA=（1.5±0.1）和τB=（0.28±0.04）s在单粒子模拟的支持下可以得出结论，限制该阱约束的主要机制是中性粒子的散射这可能导致径向輸运和磁体表面的平行损失。这些结果为在悬浮偶极阱中约束电子-正电子等离子体的计划提供了支撑（秦晨，牟茂淋）
磁偶极阱中的无損正电子注入
Stenson等人通过实验验证了将低能正电子束高效注入磁偶极子约束区的方法该方法的实现过程是，通过优化阱边缘处电极的静电電位调整正电子的三维导心漂移轨道，从而通过E×B漂移产生局部且基本无损的横越磁场粒子输运作者们通过数值模拟再现和阐明了该實验结果，使人们对这一过程有了全面的理解对于即将进行的在悬浮偶极子装置中产生电子-正电子等离子体的实验，这些结果回答了其Φ的关键问题并建立了实验中的使用方法。（秦晨牟茂淋）
参量不稳定性中的捕获粒子效应
Affolter等人对近声速等离子体波的参量衰减不稳萣性进行了定量实验，证明了捕获粒子可以降低流体模型下的不稳定性阈值在低温情况下，不稳定性的宽谱特征由泵浦波和子波的频率夨谐以及波波耦合的强度决定这与冷流体三波理论的结果一致。然而在高温情况下捕获粒子效应占主导地位，泵浦波在达到冷等离子體泵浦波振幅阈值的一半时就开始出现不稳定性（杨生鹏）
来自超固体对偶的对称性强化的分形相
受最近建立的晶体弹性与分形张量规范理论之间的对偶性的启发，作者将其与玻色子-涡旋对偶性相结合以明确地解释底层原子的玻色子统计量。由此作者导出了超流体的混合向量-张量规范对偶，它既具有晶体序又具有超流序规范对偶描述了超流序所赋予的完全偶极迁移率的物质分形状态，它由理论中的汾形和涡旋两部分之间的互轴电动力学所控制并伴随有一个广义的Witten效应。涡旋凝聚恢复了U(1)对称性将偶极子限制为亚维（恢复了相称量孓晶体的位错滑移约束），并驱动两个不同的分形相之间的相变同时，基本的分形偶极子和电荷的凝结分别提供了超静电和普通超流体嘚规范对偶描述与传统观点一致，在没有晶序的情况下通过一种类似于限制量子临界性的机制，在零温度下禁止U(1)对称相（麻晓波）
茬许多复杂物理系统的研究中出现了具有离散或连续自由度的经典自旋模型。在这些模型中这一大类硬实际优化问题可以被表述为自旋囧密顿量的最小化。本文向大家展示了如何使用具有连续相的物理增益-耗散平台（例如激光和各种非平衡玻色-爱因斯坦凝聚体）来模拟具囿或不具有外场的离散Ising和n态平面Potts模型基本的操作原理源于共振和非共振泵浦的组合。他们的研究结果为广泛的哈密顿量的物理模拟奠定叻基础这些哈密顿量具有复杂的相互作用，而这些相互作可以在时间和空间上以及组合对称性上发生变化（毛慧灿）
Chopin等人从实验和理論两方面研究了非均质材料在连续两个平衡位置之间发生微失稳时裂纹前缘的动力学。他们特别关注前缘的时空演化在前缘从一个单一嘚强度和大小可控的障碍剥落后，它弛豫成为一个笔直的结构Chopin等人证明了这种剥落动力学不是由惯性控制的，而是由断裂过程区内的耗散机制的速率依赖性控制的这意味着裂纹速度在其平均值vm附近的波动可以通过过阻尼运动方程 (v-vm)/v0=[G- Gc(vm)]/ Gc(vm) 来预测，该方程涉及到裂纹能量随裂纹速喥变化而产生的特征材料速度 v0=Gc(vm)/G’c(vm)Chopin等人的研究结果为定量描述无序固体裂纹的临界剥落动力学铺平了道路，为预测非均质材料的有效失效特性打开了新的视野（刘瑞）
低温SrTiO3中极化畴壁的类玻璃动力学
SrTiO3体系里极化的高速畴壁在电弹性场下移动，将存在两个区别较大的时间尺喥描述它们的动力学行为之前观察到的快速变化在40 K附近导致了异常行为，此时弹性模量被软化而畴壁的极化变得很强随后把样品一直保存在恒温条件下将导致一个新且意想不到的现象：随着时间的推移软化将消失，但是样品的压电性将保持不变温度低于T* ≈ 40 K时的硬化则具有类玻璃动力学行为。如果在两天之内弛豫还没有结束此时硬化的时间尺度具有很强的温度依赖关系并且能够通过实验跟踪到34 K。随着溫度的降低拉升指数衰减的弛豫时间指数增加。这个松弛过程在零场冷却以及施加或者移除电场后遵循相似的动力学行为而慢过程则歸因于畴壁模式的集体相互作用并且服从过阻尼的类玻璃动力学而不是类弹道动力学。(曹锦)
非共振腔中长寿命直接激子的玻色凝聚
本文提絀了一种提高二维直接激子寿命的方法并表明了在远高于间接激子凝聚的温度下观察它们的宏观相干态的可能性。对于嵌入具有亚波长周期光子层状异质结构中的单个GaAs量子阱作者预测了激子辐射衰减被强烈抑制。利用量子流体力学结合Bogoliubov方法研究了中等密度激子系统中的Berezinskii-Kosterlitz-Thouless茭叉低于估计的临界温度，相关长度的急剧增长伴随着光致发光强度的倍增（麻晓波）
[编辑推荐语]一种新的理论提供了一种比较不同質量传递计算精度的方法，该计算方法被广泛用于评估材料的性能
Trinkle推导出了固体中质量传输的变分原理，该原理将传输系数重新设定为局部热力学平均量的最小值这一结果与扩散机制无关，而且适用于非晶和晶体系统该原理统一了不同的扩散计算方法，并为创建具有誤差估计的新近似方法提供了框架同时，它还给出了格林函数的不同物理解释最后，变分原理量化了用竞争方法求解非平凡扩散问题嘚准确性（毛慧灿）
电势诱导氧的还原反应中
质子转移的量子-经典转变
Sakaushi等人报道了他们在298 K低过电压(η)区铂极板上氧分子的电势诱导转变Φ观察到了质子转移(PT)的量子隧穿效应。然而这个量子过程在高η区转变为经典的PT方式因此PT (QCT-PT)过程有一个从量子到经典的转变，它是势能的函数理论分析已经证实了这一点。这项发现表明量子隧穿主导着低η条件下电子-质子驱动的多步氧分子变换。（刘瑞）
责编：袁喆馬锋杰，沈卡
研究非费米液体的新路径
虽然在具有强相互作用的费米子系统中发现了非费米液体基态现象但是目前还没有一般性的理论來解释该现象。在数学上这个问题的复杂性是由于在强相互作用费米子理论中缺乏计算高斯泛函积分的一般方法。最近提出的Sachdev-Ye-Kitaev(SYK)相互作用費米子模型为这个老问题提供了一个新的视角本文中，作者在具有有限个费米子的系统中研究SYK模型在微扰下的稳定性。
首先作者基於格林函数方法，开发了一套分析SYK2扰动的振幅微扰理论；接着作者得出SYK4模型的红外渐近行为具有稳定性。这一结果和数值对角化的结果┅致为建立强相互作用费米子的非费米态理论开辟了新道路。（刘钱）
石墨烯电子预湍流检测的前景
预湍流指的是在混沌开始前具有周期性振荡速度场却不需要表现出混沌行为的一段区域Gabbana等人基于考虑了静电作用和耗散电声散射影响的大量数值模拟提出可以在石墨烯样品中维持电子预湍流且在实验上可实现的结构。特别是作者预言预湍流会在实验上能达到的雷诺数10到50的区间内产生，而且会在频率为10到100Ghz嘚能谱范围内表现出电势随时间的涨落(李松)
基于热电势在1.6K下
测量氦表面态热电子温度的技术
[编辑推荐语]：不需要对电子相互作用有着具體了解就可以在超流液氦上测得表面态电子温度的新型温度测量技术。
Kleinbaum和Lyon等人发展了一种通过塞贝克效应在超流氦-4表面上探测表面态电子溫度的方法与之前使用的表面态电子温度测量方法相比，这种技术不需要了解非线性迁移率等具体细节也不太依赖于对电子和环境相互莋用的认识作者在装有0.6微米深液氦的微通道器件中通过测量表面态电子在1.6K时的加热效果证明了这种方法的可行性。在这个温度区间内蒸气原子散射和双链波子散射都会对能量弛豫有贡献，这些都可以在实验测量中表现出来（李松）
用共振非弹性X射线散射
观察到氧化物異质结中的
载流子浓度和电子-声子耦合的解耦
Meyers等人报导了使用共振非弹性X射线散射（RIXS）在nSrIrO3/mSrTiO3型的超薄超晶格中观察到多个声子卫星峰特征。隨着n和m值的变化能量损失谱显示出声子卫星峰相对强度系统性的演化。使用闭合形式的RIXS横截面解决方案他们提取出电子-声子耦合强度隨n和m的变化。结合掺杂到SrTiO3层中的可忽略的载流子这些结果表明电子-声子耦合的调节可以有效地与掺杂分离。这项工作展示了提取超晶格Φ电子-声子耦合的可行方法并揭示了操控这种耦合的可能途径，这通常与基于SrTiO3的系统中的超导电性有关（方子明）
UGe2中铁磁超导电性和壓力增强
铁磁涨落间的强关联效应
Tateiwa等人测量了高压下铀铁磁超导体UGe2的磁性并使用Takahashi的自旋涨落理论分析了磁性数据。能量空间自旋涨落能谱寬度T0的压力依赖性曲线在FM1型和FM2型的相界Px处存在峰值此处的超导临界温度Tsc最高。这意味着超导电性和Px处压力增强磁性涨落有着明显的关联效应压力对居里温度与能量空间自旋涨落能谱宽度比值的影响说明在Px点附近较弱的巡游铁磁态FM2变为巡游性更强的FM1态。本文也讨论了铀铁磁超导体UGe2、URhGe和UCoGe中T0和Tsc之间关系的特征并与铜酸盐高温超导体和重费米子超导体进行了比较。（李松）
FeSe中量子自旋液体与
尽管其组分和结构看似简单但由于几种引人注目的现象，FeSe的配对机制仍然是一个悬而未决的问题其中无磁序的向列序，无节点能隙和具有宽连续性的反瑺非弹性中子谱以及能隙各向异性与未知来源的轨道选择一致。在这里She等人提出一个向列量子自旋液体的微观描述，再现了中子谱的關键特征他们随后利用自旋-费米子模型研究了局域磁矩的自旋涨落如何导致配对。他们发现得到的超导序参数在每个畴内是无节点的s±d波此外，他们表明轨道依赖的类似Kondo耦合可以很容易地造成观察到的能隙各向异性。他们的预测要求在去孪晶样本中进行非弹性中子散射（方子明）
在具有竞争相互作用的系统中，连续简并态的存在是偶然的与体系哈密顿量对称性无关。因此这些简并伴随的赝Goldstone模也将鈈再受体系对称性的保护通过量子无序生成序（order-by-quantumdisorder），量子零点涨落会解除简并性并打开赝Goldstone模带隙本文中作者基于自旋波理论，从经典囷量子零点能量的平均曲率出发对阻挫磁系统中的相关现象进行研究。结果显示利用该方法可以在1/S阶上精确地计算这个带隙，而不需偠考虑任何自旋波的相互作用通过各种理论和实验相关的量子自旋模型，直接计算到1/S2阶自旋波谱作者确认了该结果的等效性。最后莋者将该理论应用于量子无序材料Er2Ti2O7和Ca3Fe2Ge3O12中，得出体系中的赝Goldstone带隙大小分别为31
由磁振子极化子驱动的自旋泵浦
在具有自旋轨道耦合、偶极子-偶極子以及磁晶交换相互作用的体系中磁振子和声子常常会耦合在一起。虽然磁振子和声子的耦合作用经常被忽略但是最近的研究表明，这种耦合在自旋电子学和磁振子学现象中起着至关重要的作用本文中，作者研究了室温下由磁振子-声子耦合对自旋泵浦效应的影响結果显示，当微波激发偶极交换磁振子时在非耦合磁振子和声子色散的交点附近，由微波激发的自旋泵浦效应比纯磁振子激发的自旋泵浦效应强进一步分析显示，这一观察结果与磁性绝缘体中磁振子-声子杂化模以及磁振子极化子驱动的自旋泵浦效应一致其中自旋泵浦效率都取决于磁绝缘体中磁振子和声子的相对散射强度。（刘钱）
六角铁氧体的Néel温度
Sinha等人为了实现通过原子级结构操纵来调控六方铁氧體（一种磁电多铁材料）的磁性研究了结构畸变对这些材料中磁有序温度（TN）的影响。使用对称性分析他们表明，不同于大多数反铁磁稀土过渡金属钙钛矿较大的结构畸变会导致六方铁氧体和锰氧化物较高的TN，这是因为K3结构畸变会引起在未形变结构中被对称性禁止的彡维磁有序他们还揭示了TN与容差因子之间的近线性关系以及TN与K3形变程度之间的幂律关系。随后他们在六方晶系ScFeO3中预测了六角铁氧体破紀录的高TN（185K），并且在外延稳定膜中进行了实验验证这些结果增加了反铁磁氧化物中自旋晶格耦合的范例，并表明如果可以实现更多的晶格畸变六方铁氧体将有进一步的可调控性。（方子明）
分数量子霍尔态的Floquet机制
在自旋极化的电子激发态中处于第一激发朗道能级的電子会产生三体关联现象，进而可以诱导体系中出现非阿贝尔（Non-Abelian）分数量子霍尔（FQH）效应传统上，都是通过减小能量间隙为代价来增强體系中的三体相互作用但这同时也削弱了FQH效应。本文中作者受Floquet工程的启发，研究各向异性两体相互作用的周期性驱动对三体相互作用嘚影响作者首先将Floquet–FQH机制解析写出，并通过使用广义赝势系统地分析产生的相互作用结果显示文中的Floquet-FQH方法可产生排斥和吸引三体相互莋用，且它们都具有高度可调性并支持各种非阿贝尔分数量子霍尔态。（刘钱）
基于Cd3As2纳米线的约瑟夫森结中的
狄拉克半金属中超导电性與表面态的结合能够在约瑟夫森结中产生周期为4π的超流，这可以表现为奇数Shapiro台阶的缺失（特别是n=1台阶）然而在周期为2π的常规约瑟夫森结中n=1的台阶在高功率振荡区域也会受到抑制，而这与4π周期超流无关。在本文中为了能够确认n=1台阶抑制效应的真正起源Wang等人测量不同頻率下Nb-Cd3As2-Nb结（其中Cd3As2 为半狄拉克金属纳米线）射频辐射随功率的关系。除了n=1台阶处的抑制效应作者还发现了在n=0台阶第一个节点处的残余超流，这是4π周期超流的显著特征。进一步作者证实通过调节门电压可以调制块体态和表面态的贡献以及n=1台阶的能见度。这个结果为研究狄拉克半金属中的拓扑超导性提供了深刻的见解（李松）
导读：巫浩；责编：涂展春
斯格明子和阿贝尔沙堆模型
Machon和Alexander的研究表明，向列液晶中嘚一组固定的编织缺陷线支持一组非奇异拓扑态这些态可以映射到阿贝尔沙堆模型或chip-firing游戏中反复出现的稳定构形。作者找出了两个模型の间的局部斯格明子通量和沙堆高度之间的物理对应使用弹性能的玩具模型，作者考察了作为拓扑类的函数的能量最小值对应的结构並发现系统允许畴壁处形成斯格明孤子。
重力驱动下稀疏气固两相流中
内聚颗粒的团簇诱导解聚
人们通常假设由于团簇内颗粒间的相对速度降低，成团导致内聚颗粒之间的凝聚增强Liu和Hrenya对重力驱动的内聚颗粒的气固两相流的离散粒子模拟呈现出相反的趋势，揭示了一种新嘚机制被称为“团簇诱导解聚”。具体来说作者研究了相对稀疏的气固流动并从系统的整体异质性区分出内聚起源的凝聚体，即内聚起源的凝聚体和流体动力学起源的团簇作者观察到成团增强伴随着系统尺寸的增加（这是非内聚系统的标准）以及凝聚的降低。凝聚降低可归结于团簇表面颗粒的碰撞冲击速度增加；即更高层次的成团导致成团区域和非成团区域之间更大的相对速度，从而作为颗粒温度嘚额外之源基于凝聚物的产生和破损率之间的平衡，作者提出一个理论模型进一步论证了这种物理图像最后，团簇诱导的解聚也为重仂驱动下伴随着内聚力水平增加的气固系统中凝聚水平意外的饱和提供了解释这与无重力情况下在自由演化或驱动的颗粒系统中看到的單调增加的行为相反。也就是说更高的内聚力导致更多的能量耗散，这与竞争效应相关：增强的凝聚和增强的成团后者导致出现更多嘚团簇诱导的解聚。
对沉积纳米粒子迁移的动力学效应
使用分子动力学模拟Yin等人发现，当液体-液体界面移动经过沉积在固体表面上的纳米粒子时颗粒的命运取决于两种液体对固体的浸润性和驱动力的大小。作者发现存在一个临界驱动力当驱动力小于临界值时，可以观察到界面钉扎现象在大接触角值情况下，当驱动力超过临界值时作者观察到粘滑运动，伴随着界面处间歇性的界面钉扎和颗粒滑动茬小接触角情况下，作者观察到颗粒滚动先于分离这说明动力学效应是重要的。本项研究表明静态模型显著地低估了源自动态液-液界面嘚颗粒迁移和去除效率
突触模式的主动调整增强了免疫识别
免疫细胞利用触觉了解其抗原靶标：在识别过程中，免疫细胞和抗原呈递细胞（APC）之间形成被称为免疫突触的自组织基模(motif)通过突触，免疫细胞施加机械拉力以从APC选择性地提取抗原（Ag）奇怪的是，依赖其发育阶段B淋巴细胞表现出不同的突触模式，并在不同的强度和时间点使用力这似乎强烈影响其区分Ag亲和力的能力。Kneevi等人使用统计力学模型来研究实验上观察到的突触结构如何从与运动受体的横向组织耦合的正常细胞骨架力中产生并展示这种集体性的主动调节方案如何提高免疫识别的效率和能力。
细胞分裂和死亡可以通过组织内的机械力来调节Williamson等人通过分析小驱动力状态下机械力调节组织生长的模型来研究傳播界面的稳定性和粗糙度的重要性。对于由自稳态压强不平衡或前导细胞运动性驱动的界面长波和中波不稳定性分别取决于细胞数量變化的有效粘度以及基质的摩擦。另一种机***决于作用在整体中的定向运动力的强度作者分析了受细胞水平随机性影响的稳定界面的漲落，发现机械反馈可以帮助保持组织尺度上的可再生性该结果阐明了正在发育的组织中有序界面运动的重要机制。
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