PRL导读-2018年120卷03期
序
言
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普通物理：统计与量子物理
责编：涂展春
高维EPR导引的实验观测
导引（Steering）非定域性是量子力学的基本属性，它已经在一些具有量子比特的系统中实现了。最近的理论工作表明高维导引效应会展示出新奇和重要的特征，如噪声抑制。这在量子信息处理中有潜在的应用前景。然而，这些高维属性的实验观察仍然是迄今为止的一大挑战。在这项工作中，Zeng等人通过光子的轨道角动量编码第一次演示了高维导引效应。更重要的是，作者通过引入可调的各向同性噪声，定量地证明了高维导引效应中的噪声抑制现象。他们的结果代表着非定域导引研究领域的重大进步，在量子信息处理中有直接的应用，且具有卓越的性能和可靠性。（马宇翰）
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
量子开放系统的非马尔科夫
动力学的非微扰处理
Tamascelli等人确定了对于两种不同类型的环境，保证开放量子系统的约化动力学等价的条件，一种是连续的玻色子环境导致了幺正的系统-环境演化，另一种是离散模式的玻色子环境导致了系统模式的（非幺正）Lindblad演化。假设环境的初始状态服从高斯分布，Tamascelli等人证明如果两种环境的相互作用算符的期望值和双时关联函数分别总是相同的，那么两种环境对应的开放量子动力学也是等价的。由于在数值和解析方法中，描述经历Lindblad演化的离散模式的环境远比描述经历幺正演化的连续玻色子环境更高效，因此Tamascelli等人提供了一种强大的非微扰工具。这种工具可以描述复杂的、高度非马尔科夫的动力学。作为一个特殊的应用，Tamascelli等人将著名的赝模方法（pseudomodes approach）在开放系统动力学中进行了重现和推广。（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
利用哈密顿系综模拟量子开放系统
以及其与动力学非经典性的关系
量子开放系统的非相干的动力学性质一般归因于系统和环境的实时关联。这里，Chen等人提出了一种仅通过检测系统的动力学就可以评估系统和环境之间关联特性的新颖方法。他们的方法基于通过哈密顿系综模拟开放量子系统的可行性或者不可行性。正如他们所展示的，模拟的可行性或者不可行性是同系统和环境的关联紧密相关的。根据哈密顿系综模拟的不可行性，他们定义了量子开放系统动力学的非经典性。这将任何nonunital开放量子系统归类为非经典的。他们给出了unital和经典的开放量子动力学的例子，以及nonunital和非经典的开放量子动力学的例子。（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
普适的具有Fisher对称性的
信息的完整度量
量子测量是Fisher对称的，意味着它提供了表征我们所关心量子态的所有参数的统一和最大信息。使用（复投影）两种设计，Zhu等人构建了对一对相同条件下制备的量子态的测量，它们对所有的纯态是Fisher对称的。这样的测量可以在没有自适应测量的情况下最优地实现最小的统计误差。进而作者在一对量子态上确定了所有的集体测量，它们对完全混合态和所有纯态同时具有Fisher对称性。对于一个量子比特，这些测量对所有态都是Fisher对称的。最小的最优测量与难以理解的对称信息完整度量相关，它反映了局部对称性和整体对称性之间的深刻联系。在这项研究中，作者推导了对任意一对集体测量的Fisher信息矩阵的基本约束，这为表征集体测量的层析（tomographic）效率提供了有用的工具。（马宇翰）
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
基于卫星通信的洲际量子网络
Liao等人在近地轨道卫星和多个位于兴隆、南山和格拉茨之间的地面基站间实现了诱骗态量子密钥分发，建立起了卫星到地面的安全密钥，且在墨子卫星的每个信道中能实现kHz的产生率。这意味着墨子卫星在自己和兴隆基站之间建立了一个安全密钥信道，同时也在自己和格拉茨之间建立了另外一个信道。然后，在地面指挥的要求下，墨子卫星以被用作可信中继器在两个信道间执行按位异或运算并将结果传输给其中一个地面基站。这样一来，一个密钥信道就在相距7600公里的中国和欧洲之间建设起来了。这些密钥可以用于洲际量子保密通信。利用一次一密的加密方案，图像从中国传输到了奥地利，也从奥地利传到了中国。此外，奥地利科学院和中国科学院还进行了一次视频会议，在这一过程还使用了兴隆与北京之间地上的280公里光学连接。这项工作证实了对于在地球上的不同基站间进行密钥分发而言，墨子卫星是一个鲁棒的平台。对于实现超长距离全球量子网络来说，这可能是一种有效的方案。（马宇翰）
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
用于高保真光子量子信息处理的
光电频率分束器和Tritters
基于电光调制和傅里叶变换脉冲整形（shaping）， Lu等人在实验上实现了应用于频率编码的量子比特和三位量子比特（qutrits）的高保真量子门。作者所实现的频率版本的Hadamard门具有接近100%的保真度，达到了0.99998±0.00003，而且只需要一个单一的微波驱动就能实现近乎理想的运行。此外，这一量子门的工作区间横跨整个C波段（1530-1570nm），它能同时对多个间隔了四种频率模式的量子比特进行操纵，并且在这一过程中没有观测到保真度的下降。对于qutrits, 作者实现了3x3的广义Hadamard门：平衡tritter（分束器的三模扩展器件）。这是第一次针对频率模式实现的tritter, 保真度达到了0.9989±0.0004。这些量子门是基于频率编码的可扩展高保真量子信息处理的重要组成模块。（马宇翰）
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
远程大量子数据传输
Zwerger等人介绍了一种可用于远距离量子通信且随距离可扩展的量子中继器。他们提出可以通过使用散列法（一种单向通讯的确定纠缠蒸馏协议）来得到一种可扩展的方案以实现任意距离的通讯。在这种方案中，每个中继站的资源消耗是固定的，并且具有超高的码率。研究表明，在实际运用中，每一个中继站只要有几百个量子比特的适度资源，就可以达到洲际传输距离。同时，基于测量的实现方式允许中继器耐受高损失以及每比特百分之几的操纵和存储错误。这为大量子数据的远距离通信开辟了新道路。（马宇翰）
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
来自于规范不变性的
多体局域化动力学
Brenes等人展示了在没有无序的前提下格点规范理论如何呈现出多体局域化动力学。他们发现，对于某些一般的具有平移不变性的态，高斯定律可以有效地引入一种动力学，这种动力学可以描述为对规范超选择部分（superselection sectors）的无序平均。他们对Schwinger模型的实时动力学进行了大量的精确模拟，描述了U(1)规范场和交错排列（staggered）的费米子之间的耦合。他们的研究结果显示了在广泛的参数空间内，特别是在相互作用足够大的情形下，记忆效应和缓慢的双对数纠缠增长是如何出现的。这些发现与实现动力学规范场的冷原子和离子阱实验密切相关，并且暗示了在格点模型的多体局域相中，禁闭（confinement）和缠绕动力学之间新的普遍联系。(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
引力与天体物理
导读：郭敏勇；责编：高思杰
观测太阳的宇宙射线影子
计算太阳系内磁场强度
西藏ASγ合作组通过分析西藏-Ⅲ空气簇射阵列观测到的太阳阴影，发现在“远离”太阳系磁场区阴影中心由太阳(光学)圆盘中心向北偏，在“朝向”太阳系磁场区阴影中心发生南偏。并且，在远离（朝向）区的平均磁场强度比太阳系磁场模型的预测值大1.54±0.21stat±0.20syst（1.62±0.15stat±0.22syst）倍。这一事实证明，太阳阴影观测是定量计算太阳系磁场的有力工具。
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
通过观测双中子星并合
测量星体半径
Bose等人发现，利用先进的探测器，探测在100Mpc的距离范围内，没有其它波源的十几个到几十个双中子星系统发出的引力波，可以测量中子星半径，并且精度可以达到几个甚至一两个百分点，同时能够测量其质量以及所在空间的真实分布。他们将并合前期测量的总质量与并合后紧密的震荡频率结合起来，从而达到了这个精度。对于频率估计的测量误差，他们利用数值相对论的时域方法，第一次解决了，从有两个质量参数、四个核物理态方程中，分析并拟合出了并合后的引力波形。他们进一步通过对频率的分析，找到了半径测量的误差范围。在100到300Mpc之间均匀分布的100个双中子星样本中，只要方程中的物态强度不是太弱，质量参数不是过大，平均半径的测量误差可以控制在10%以内。另外，他们也给出了对爱因斯坦望远镜的误差估计。
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
黑洞的准正模和强宇宙监督假设
柯西视界的命运，如带电黑洞内部的柯西视界，本质上与事件视界外部微扰的衰减有关。同样地，强宇宙监督假设与事件视界外部如何有效地抑制涨落密切相关。在本文中，Cardoso等人研究了带电的Reissner–Nordström–de Sitter黑洞外界的无质量的标量场，该标量场的衰减率由黑洞的准正模控制。在这样的时空中，他们确认了三种不同类型的模式：第一种模式与光子球直接相关，可利用标准的WKB方法描述；第二种模式的存在及时间尺度与de Sitter黑洞的视界有紧密联系；最后一种模式主要影响渐进平坦时空中的近极端带电黑洞。后两种模式在以前的文献中往往被忽视。他们对标量场的线性微扰做了详细分析，发现在近极端黑洞中强宇宙监督假设可能不成立。
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
从已知的脉冲星中首次寻找
非张量模式引力波
在本文中，LIGO和Virgo合作展示了第一次直接寻找非张量引力波的结果。虽然广义相对论只允许张量模式（即加模式和乘模式）引力波存在，但是对于一般的度规理论，原则上，可以允许最多6种极化模式。这种分析对标量、矢量或者张量极化的连续信号敏感，但不依赖于具体的引力理论。运行先进的LIGO探测器，第一次探测，两倍于200个已知脉冲星的旋转频率信号，通过数据，他们没有找到任何引力波极化的证据。他们还报道了第一个对标量、矢量族的上限数据，而且这个数据与已知的张量族上限的数据在数量级上是相当的。他们的结果可以看做是对修正引力理论的一种限制。
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
尖点势能中类孤子产生的引力波
Liu等人研究了暴胀后，在暴胀震荡的尖点势能最小值附近，产生的引力波。他们发现，势能中的一个尖点可以导致大量的类孤子产生，从而使引力波特征能谱出现双峰结构。这种双峰能谱的发现可以用来检验可能的暴胀物理学理论。
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
基本粒子与场论
责编：晁伟、刘晓辉
由复杂度推导爱因斯坦方程
最近有人提议量子引力态的回路复杂性(circuit complexity)与一片时空的引力作用量相等。因为爱因斯坦方程是通过扰动（varying）作用量得到的，因此我们也应该能通过扰动复杂度推导出爱因斯坦方程。Czech展示了如何在三维渐近反de Sitter空间中得到纯爱因斯坦引力的真空解。作者的推导建立在全息论的一些广为人知的事实基础上，并依赖于张量网络重整化这样一种粗粒化和优化算法。
Einstein Equations from Varying Complexity
B. Czech
Phys. Rev. Lett. 120, 031601 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.031601
磁场中旋转导致的π介子凝聚
Liu和Zahed证明了旋转和磁场的联合影响能导致带电π介子凝聚。作者认为该现象在当前能量尺度的重离子对撞机上，由于偏离中心碰撞（off-central）中存在强磁场和旋转，可能导致可观测的效果。
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
责编：彭婧
56Cu质量的高精度测量
以及rp过程物质流的重定向
利用位于密西根州立大学国家实验室的超导回旋加速器，Valverde等人测量了56Cu的质量。56Cu的质量对于约束绕过56Ni等待点的55Ni(p,γ) 56Cu(p,γ) 57Zn(β+)57Cu的反应速率非常关键。先前建议的质量过剩有几百keV的差异。他们新的测量值，ME=-38626.7(7.1)keV比2012年原子质量评估[Chin. Phys. C 36，1603 (2012)]中的外推值精度高了30倍，比利用局域质量外推计算得到的精度高了12倍，而与最新的2016原子质量评估值[Chin. Phys. C 41，030003 (2017)]一致。作者将由最新的质量和AME2016中的质量所得到的平均质量，用于计算天体物理55Ni(p,γ)和56Cu(p,γ)的正向和逆向反应率，并进行rp过程的反应网络计算。这些结果表明，通过55Ni(p,γ)反应路径，56Ni等待点附近 rp过程的物质流方向发生改变，从而允许rp过程更快的朝着更重的质量区域进行，并且导致该等待点附近燃烧灰烬的减少，以及更高质量元素丰度的增加。(王亚坤)
High-Precision Mass Measurement of 56Cu and the Redirection of the rp-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、分子与光学
导读：宋新秀；责编：张文凯
用磁场控制超低温光解
分子的光解产生由分子结构和解离光特征决定的光解碎片的空间分布。在超低温下进行这一基本反应，可以使其量子力学特性占据主导地位。在这种机制下，外加的弱场可以用来控制反应。在这里，作者在10高斯以下的磁场中解离超冷双原子锶，并观察光解碎片角分布的显著变化。其观察结果与包含非绝热效应的多通道量子化学模型非常一致，并且预测了在光解碎片能量连续体中分波的强混合。这个实验是通过对分子进行精确的量子态控制来实现的。
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
地磁场范围内碱蒸汽磁强计中抑制
非线性塞曼效应和航向误差
非线性塞曼效应会引起地球磁场范围内磁共振线的分裂和不对称，这是标量原子磁力仪的“航向误差”的主要来源。本文作者提出了一种基于自旋锁定来抑制非线性塞曼效应和航向误差的方法。在使用独立的泵浦和探测光束的全光学同步泵浦磁力仪中，作者施加了与进动磁化同相的射频场。这就导致了在地磁场范围内具有100赫兹带宽的多组分非对称磁共振线衰减为带宽为22赫兹的单个峰，在一定方位角范围内其位置很大程度上与传感器的方向无关。该技术有望广泛应用于实际的磁力测量中，通过提高磁共振振幅，减小其带宽，限制航向误差系统，来尽可能地提高地磁测量磁力仪的灵敏度和精度。
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
光脉冲衍生物驱动的电子动力学
Ning等人证明超短脉冲在光和物质相互作用中具有一个新的可能性，其非绝热电子过程对光脉冲的包络导数敏感。一个标准的单脉冲，在由脉冲宽度分开的导数中具有两个峰值，在这种状态下就像传统的双脉冲一样起作用。随后的两个非绝热电离脉冲具有稍微不同的电离幅度。这种差异是由于爆发过程中连续电子能量的重新分布，这在标准光电离中是忽略不计的。基于Kramers-Henneberger参考系中循环平均电位的时间相关耦合方法可以详细理解光脉冲导数驱动的电子动力学。
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
基于机器学习的原子磁力仪定位与分类本文展示了如何由机器学习辅助85Rb原子磁力仪利用电磁感应成像来识别物体的位置、材料、取向和形状。机器学习可以使得从磁力仪创建的图像中提取的信息实现最大化，这其中利用到了隐藏数据。这样就实现了，定位比成像系统的空间分辨率高2.6倍，分类成功率更高达97％。这就避免了解决逆问题的难题，并且证明了机器学习可扩展到扩散系统，比如，媒介中的低频电动力学。从基于量子的电磁成像中自动收集任务相关信息将会对包括生物医学到安全在内的广泛领域都产生一定影响。
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联合磁力仪
使用87Rb检测和解耦
本文介绍了3He-129Xe联合磁力仪使用87Rb原子来进行惰性气体自旋极化和检测。作者使用了一系列87Rb π脉冲和σ+/σ−光学泵浦去实现抑制自旋交换弛豫的有限磁场Rb磁力仪。通过在黑暗中测量3He和129Xe自旋进动频率来抑制由极化Rb带来的频移，同时沿两个方向使用π脉冲来给Rb原子去极化。另外，旋转π脉冲平面去抑制核自旋的Bloch-Siegert偏移。作者还在足够的绝对精度上测量了3He与129Xe的自旋进动频率比率，从而在不改变联合磁力仪的方向的情况下解决地球的旋转带来的影响。积分8小时后，频率分辨率达到7 nHz，且没有明显漂移的迹象。
3He-129Xe Comagnetometery using 87Rb 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
本文研究了储存于直径为50厘米的同步加速器中的中性氘代氨分子和同向超声束流中的氩原子之间的碰撞。在碰撞研究中使用同步加速器的优点有两方面：（i）通过储存氨分子多次往返，对碰撞的灵敏度会大大提高; （ii）碰撞伙伴与存储的分子以相同的方向移动，从而降低了碰撞能量。作者通过三种不同的方式来调整碰撞能量：改变储存氨分子束团的速度、改变释放氩原子的脉冲阀的温度和改变超声氩原子束流和储存的氨分子束团之间的时间差。这些都给出了一致的结果。作者确定了相对的、总的、综合的氘代氨分子和氩原子的碰撞横截面，能量范围为40-140 cm-1，分辨率为5-10 cm-1，不确定性为7％-15％。本文的测量与理论散射计算结果非常吻合。
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
原子干涉测量压缩动量态
本文提出并分析了一种可以产生注入进原子干涉仪的原子质心运动的压缩态的方法。该方案是在一个狭窄的跃迁环谐振器进行分散探测，以提供两个动量状态的相对数量的集合测量。研究发现，该方法适用于具有较大衍射级的基于布拉格衍射的锶原子干涉仪。这种技术也可以通过在探测场的频率处诱导原子透明度扩展到小的衍射级和大的原子序数N，从而达到干涉仪相位分辨率Δϕ ~ N-3/4。结果表明，与标准量子极限相比，对于实际参数可以获得干涉仪相位估计中的20dB增益。该方法也适用于其他原子种类，只要其中存在或者可合成一个狭窄的跃迁。
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
密集量子发射体
集体退相干的协同效应
在密集的量子发射体系中，由于偶极-偶极相互作用引起的退相干，协同效应通常会被抑制。在本文中，作者发现只要引入足够强大的集体退相干，就可以恢复协同效应。具体来说，作用于一个紧密压缩的双能级量子发射体上并导致其集体退相干的偶极子力，与作用于独立的非相互作用系的偶极子力相比得到了增强。该研究结果与嵌入量子发射器的固态系统有关，例如金刚石的色心和微波腔与波导中的超导量子位。
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
非线性动力学和流体力学
责编：兰岳恒
极化嵌合体：具有内在混沌和自发
长程序的玻色-爱因斯坦凝聚
由平面电磁波驱动的腔极化激元系统会经历空间对称性的自发破坏，因此能提升对于驱动场的相位锁定，从而有内部排序的可能。特别是，在极化电线中会出现周期自旋和强度模式；它们具有很强的长程有序的特点，可以作为信号传输的媒介。这种模式具有动态嵌合体的特性：在完全均匀的介质中自发地形成，并可产生部分混沌。Gavrilov提出一种形成嵌合体的新机制，不需要时间延迟反馈回路，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
在有限障碍物下光散射的极限吸收
基于线偏振光平面照射粒子的散射性质，这篇文章严格证明任何分模光吸收存在最终上限，并且明确计算出这个极限。极限是入射光波数的一个简单的普适函数，也依赖于相应分模的多极性。它不依赖于散射体的光学常数、大小、甚至形状。首先，作者得到球形粒子的散射的结果。然后，他们将其推广到任意的有限障碍物。对于入射波的任何偏振，任何入射角度以及任何类型的散射体（均匀、分层或具有平滑可变的折射率），结果都是有效的。他们还证明了任何有限散射体的最大部分吸收截面在3维中不能超过均匀球体、在2维中不能超过圆柱的相应值。 (闫子硕)
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
在金刚石-YAG和H3中心的
单稀土发射体的超分辨显微成像
Kolesov等人在钇铝石榴石晶体中利用受激发射损耗显微术（STED）的方法演示了单个稀土即三价铈发射器中心的超分辨成像。实现的全光分辨率约为50nm。在金刚石H3色心中得到了类似的结果。在这两种情况下，STED分辨率都比传统的耗散光束强度的平方反比关系增长得慢。在描述这种效应的模型中，这一反常行为是激发态吸收和发射体与其周围非荧光晶体缺陷的相互作用引起的。（张聪）
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
地球物理流体运动模型的协变结构
在旋转坐标系中,地球物理模型是经典流体运动的近似。但是即便再精确的近似，也会有根本性的差异，例如惯性系的缺失。如果地球物理流体动力学与在旋转坐标系中的牛顿流体动力学不完全相同，那它们代表的是怎样的动力学呢？作者的目的是利用变分原理和协变公式来阐明相对论性、牛顿型和地球物理流体动力学的相似和区别。文中介绍了一种理想流体运动的时空变分原理，地球物理作用被解释为相对论作用的同步极限。相对论的列维-奇维塔联络也有一个有限的同步极限，为建立地球物理的时空提供了一种联络，推广了Cartan 1923年的模型。由该联络的保测度性质和作用量的协变性，可以计算协变动量。最终发现地球物理模型与标准可压缩欧拉模型不同的只是，它基于一种类似于相对论时空度量的科里奥利-重力势张量的选择。一旦作出了这种选择，同样的协变动量计算就适用于牛顿型和所有地球物理流体力学，包括那些缺少惯性系的模型。所以，这种质量动量关系提供了关于动力学的普适原理。欧几里得型惯性系存在的公设，是牛顿引力理论的一部分，但一些地球物理流体动力学模型轻微地破坏了这种假设。(郑皓天)
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
盐晶化诱导孔壁上产生应力的关键是
离子迁移和沉淀动力学
利用微通道蒸发实验和数值模拟相结合的方法，可以发现孔壁应力的产生是由于受限水溶液中氯化钠晶体的生长产生。研究表明，孔壁上应力的积累是一个非常短暂的过程，发生在很短的时间内（在此实验中不到1秒）。分析表明，应力产生的主要因素不是晶体开始产生时的最大过饱和度，而是晶体限制在孔壁时溶液与晶体之间的过饱和度。应力的产生可以用一个简单的应力图反映，应力图里包括孔隙横纵比和Damkhöler数，其表征的离子向增长晶体的运输和沉淀反应动力学间的竞争。多孔材料的损伤是地球科学、水库工程和土木工程中的一个重要问题，而此研究为更好地理解盐结晶引起的多孔材料的损伤开辟了道路。(柴咪莎)
Ion Transport and Precipitation Kinetics as Key Aspects of Stress Generation on 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
过滤中的临界爆发
悬浮液在多孔介质中流动时颗粒的突发脱离是严重影响深层过滤器效率的一种现象。尽管在几个工业领域中重要，但对这些事件的统计性质和时间组织知之甚少。Bianchi等提出了一种去离子水悬浮液的实验，利用一个蠕动泵，通过玻璃珠过滤器，同时测量压降、流量和悬浮固体比例。他们发现爆发规模分布与幂律一致，表明这是在一个新实验下实现的自组织临界系统。时间序列存在时间相关性，就像其他现象如地震或神经元活动的爆发，也可以显示类似的大森定律。对突发的统计理解可以为不同领域提供新的启示，例如，在过滤器和石油工业中。(王诗旖)
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
二维湍流的涡旋测温法
Groszek等人引入一种统计分析的新方法来描述二维湍流的动力学。并且证明，在平衡状态下，涡旋分布可以唯一地与涡旋气体的温度相关联，并且他们应用这种涡旋测温方法来表征衰减超流体湍流的模拟。与需要测量原子速度的基于测速仪的可观测量相反，这里给出的测温只需要测量量子化涡旋的位置和环量的符号。他们证实了涡旋蒸发加热导致了Onsager涡旋态[Phys. Rev. Lett. 113, 165302 (2014)]。他们还发现动力学中出现了以前未知的涡旋幂律分布。(黄真真)
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
界面流体力学中的离散自相似性
与迭代结构的形成
在界面流体力学中，迭代结构的形成是很普遍的现象，比如卫星和子卫星液滴、细丝、气泡。Dallaston等人在粘性流体薄膜中对其起因进行了计算和理论上的研究，远程分子和其他力的影响导致粘性流体薄膜不稳定。Dallaston等人证明，迭代结构的出现是离散自相似性的结果，其中某些模式在对数时间尺度上呈周期性缩放，不断重复自身模式，结果产生具有相似性质的脊线序列。他们还描述了这些离散自相似解 (作为常规自相似解霍普夫分岔的结果) 的特征。(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
等离子体与束物理
责编：陈少永
持续温度梯度下哨声湍流
对电子热传导的抑制
Roberg-Clark等人利用particle-in-cell模拟研究了弱磁化无碰撞等离子体在外加平行于背景磁场的温度梯度下的动力学特性。模拟中，电子在两个不同温度的热库之间形成热流，进而导致哨声模的不稳定性。当哨声波增长到足够大幅度时，电子被共振散射，热流将得到显著降低。最终，稳态热流在很大程度上不依赖于温度梯度，而电子的热传导率则取决于哨声波有限的传播速度。该研究结果与热吸积流、星系团内介质等高β天体等离子体的热输运密切相关。（杨生鹏）
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
凝聚态物理：结构
责编：殷志平
非平衡极化子流体的热退相干
激子极化激元构成量子流体与其环境相互作用的独特实现，Klembt和合作者利用这一性质，使用基于硒化物的微腔，以受控的方式来加热极化子冷凝体并监测其空间相干性。作者通过测量声子极化子散射率并将其与损耗率进行对比来直接确定冷凝物拾取的热量。他们发现随着加热速率的增加，空间相干长度显著减小，局域相结构消失，这个结果和随机平均场理论吻合。从热力学的角度来看，这个体系是独一无二的，因为它尽管涉及一个温度没有明确定义的非平衡量子流体，但是依然能够回收热量并且对序参量产生惊人的影响。（曹锦）
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
体超流4He中亮孤子的首次观测
Ancilotto等人通过时间分辨阴影成像实验和密度泛函理论计算证明了体超流4He中亮孤子的存在。导致产生非线性波的初始液体压缩是通过从激光烧蚀快速扩展等离子体产生的。这些波在主耗散期过后转变为亮孤子，其具有三个特征：无散射传播；两波相撞时的相互作用可忽略；孤子的振幅与传播速度直接相关。密度泛函理论计算支持这些实验观测，显示初始压缩的液体会快速演化为亮孤子。在高振幅下，孤子变得不稳定并分解成分散的激波。（刘瑞）
First Observation of Bright Solitons in Bulk Superfluid 4He
F. Ancilotto, D. Levy et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 035302 (2018)
https://journals.aps.org/prl/references/10.1103/PhysRevLett.120.035302
包含液体和玻璃多态的类水单原子
模型的势能面的反常特征
Sun 等人利用分子动力学模拟的方法研究了类水的单原子液体的势能面，该类物质存在液体-液体及玻璃态-玻璃态两种相变模式。他们确定势能面的两个反常特征是这两个相变的起源。具体而言，在压力诱导的液体-液体相变及玻璃态-玻璃态转变中，(i) 固有结构的能量是体积的凹函数，并且(ii) 固有结构的压力呈现出类范德瓦尔斯环。作者认为（i）和（ii）这两个特征暗示了玻璃态-玻璃态转变是（非平衡的）一级相变，与液体-液体相变类似。有趣的是，与传统ST2水模型相反的是，（a）作者没有发现两个分离的势能面大盆地（一种对应于低密度玻璃和液体，另一种对应于高密度玻璃和液体）和（b）特征（i）和（ii）在远高于液体-液体相变的温度下保持。（毛慧灿）
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
持续单分子吸附引起的
流体附着层的结构化
具有单分子或混合分子的空间密度变化的流体在生物物理学、软物质和材料科学中扮演着关键的角色。流体结构通常在最初紊乱的瞬间的不稳定之后由旋节线分解或成核而形成。然而，在实践中，瞬时淬火通常是不可行的，失稳速率可能是渐进的而不是瞬时的。在这项工作中，Schaefer表明在这些条件下流体结构的常用现象学描述是不充分的。Schaefer是使用动力学蒙特卡罗模拟计算气态分子在金属表面上的单分子吸附，在表面催化的背景下得出这一结论的。由于侧向相互作用和表面覆盖的持续增长，吸附物在表面扩散同时相分离成共存的低密度和高密度区域。与最近报道的唯像模型预测的相比，这些区域的典型尺寸更依赖于吸附速率。这个发现有助于理解溶液浇铸聚合物共混物从液-液分相到液-固分相的过渡行为。（麻晓波）
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
对称自适应机器学习
用于原子体系的张量性质
统计学习方法在提供材料与分子性质的准确预测方面显示出很好的前景，同时最小化了电子结构计算的计算需求。通过把标量性质的旋转和置换不变性的基本对称性编码进学习过程，可以显著增加这些模型的准确性和可移植性。然而张量属性的预测要求模型在旋转参考系时遵从适当的几何变换，而不是不变性。Grisafi等人引入一个对现有模式扩展的公式，它使得对任意阶的张量性质和一般性的分子几何结构进行机器学习成为可能。为了证明这一点，Grisafi等人推导出了一个适应于旋转对称的张量核（kernel），这是通常用于原子尺度上标量性质预测的原子位置核的平滑重叠的自然泛化。该方法的性能和普遍性通过学习从分离的分子到浓缩相逐渐增加的复杂性的水寡聚物的外部电场的即时响应得到证明。（刘瑞）
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
凝聚态物理：电子性质
责编：袁喆，马锋杰，沈卡
拓扑超导体中
表面拓扑序的微观起源
在三维拓扑绝缘体和拓扑超导体中，由于体系对称性的保护作用，普遍存在着无带隙的表面态。然而，近期有理论指出，在保留体系所有对称性时，由于相互作用，表面可以形成新的拓扑有序态—表面拓扑序。虽然理论上对表面拓扑序进行了广泛讨论，但是如何微观实现表面拓扑序，仍然不是十分清楚。本文中，Cheng从非相互作用表面理论出发，利用波色化分析方法，构建出拓扑超导体中表面拓扑序的微观哈密顿量模型。通过对哈密顿量进一步分析，作者指出，在拓扑超导体中，表面拓扑序的产生和表面Majorana锥的数量密切相关。（刘钱）
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
稀薄气体Knudsen层中界面
引起的近场标度
低密度气体可以用玻尔兹曼动力学理论做统计性描述。在容器壁附近几个平均自由程范围内由于气体和固体表面的相互作用导致一系列效应，这个区域被称为Knudsen 边界层。Gazizulin等人报道了他们采用悬挂的纳米机电线作为非破坏性探针对低温低压4He气体的Knudsen 边界层进行了测量。文献[Phys. Rev. Lett. 113, 136101 (2014)]首次报道了压力降低时，阻尼力降至低于分子间摩擦的实验结果，但该结果从未被重复出来。这个工作中，Gazizulin等人证明这个效应与几何结构无关但与温度有关。在动力学理论的框架下，这种阻尼力的减少可以解释为稀薄现象：由于表面散射导致边界层的气体分布偏离麦克斯韦-玻尔兹曼平衡分布。在这个过程中被界面吸收的原子起了重要作用，这解释了为什么在室温下得到的数据没有重复出这个现象。（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
维度驱动URhGe中铁磁超导性增强
在多数非常规超导体里面，比如高温铜氧化物，铁基磷族化合物以及重费米子系统里，超导会在电子不稳定态附近展现。明确地确定超导配对机制仍然是个巨大的挑战。在这些体系中，正交晶系铁磁超导体URhGe处于独特的位置，因为即使在高外磁场下，在该体系中仍然能够观测到超导性。本文中，Braithwaite等人以URhGe为例，表明单轴应力能够对配对强度进行有效调控。即使在相对较小的压力下，超导相图也能够被极大地修改，伴随着低磁场和高磁场下超导态的产生。通过测量横向磁化率，发现磁性维度的改变可以有效地提高材料的超导性。（刘钱）
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
超高压下原生2Ha-MoS2的超导电性
作为先前关于2Hc-MoS2的压力诱导金属化[Phys. Rev. Lett. 113，036802 (2014)]的后续工作，Chi等人将压强扩展到超过兆帕范围，并通过电输运测量寻找超导电性。他们发现在约90 GPa时，2Ha-MoS2中会出现超导电性, 起始临界温度Tc约为3 K。随着压强进一步增大，Tc迅速增加到10K以上并在直至220 GPa的很宽压强范围内稳定在约12 K。同步辐射X射线衍射测量结果表明，直到155 GPa，体系没有发生进一步的结构相变，分解和非晶化，这意味着2Ha-MoS2具有一种本征超导电性。密度泛函理论计算表明压力诱导的超导电性与电子结构中一个新的平坦费米口袋的出现密切相关。他们的发现代表着在2H-MoS2中除了化学嵌入和静电门控之外实现超导电性的另一种方案。（方子明）
Superconductivity in Pristine 2Ha−MoS2 at Ultrahigh Pressure
Zhenhua Chi et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 037002 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.037002
铜酸盐超导体中磁性动态条纹
和静态条纹的不同特征
与常见超导体中被普遍接受的库珀配对机制不同，高温超导体的配对机制至今仍存在着广泛的争议。实验表明在许多高温超导体中，磁结构会受到调制，与被磁畴分开的电荷的超导条纹一致。由于磁激发对应的动态条纹的周期跟静态条纹类似，因此被认为是静态条纹的Goldstone模式。Jacobsen等人报道了在优化掺杂的高温超导体材料La2CuO4+y中用中子散射研究静态条纹和动态条纹的实验结果。他们发现在没有能量转移的极限下，动态条纹并没有趋向静态条纹，因此中子散射实验中发现的动态条纹并不是静态条纹自发性对称性破缺导致的Goldstone模式，实验信号来自样品中不同畴的贡献。这些发现支持晶体中实空间电子相分离的图像：其中一个相的静态条纹是另一个相中动态条纹的钉扎版本，不过周期略有不同。Jacobsen等人的结果解释了早先实验发现的欠掺杂La2-xSrCuO4（x=0.07）和 La2-xBaCuO4(0.095)中非常规的色散关系。（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
超导-绝缘体相变附近的
超导体微波性质
强无序赝带隙超导体在超导-绝缘体相变附近会展现出任意高的动态电感，这使得它们有望作为无损耗大电感得到应用。Feigel’man和Loffe发展了一套描述这些超导体中的集体模式的理论并讨论了这些集体模式在微波频率区间的损耗。作者得到了集体模式的能谱和无序程度的依赖关系，并得出集体模式对偏离超导-绝缘体相变点的耗散与噪声有贡献的结论。（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
自旋塞贝克效应和
自旋泵浦的自旋流噪声
在介观物理中，通过器件的电流噪声可以为我们提供重要的电子输运信息。Matsuo等人在理论上研究了常规金属和铁磁材料构成的双层结构中由自旋塞贝克效应和自旋泵浦所产生的纯自旋流的涨落。基于同时包含铁磁绝缘体-常规金属界面处自旋守恒和自旋不守恒过程的简单模型，作者从铁磁绝缘体-常规金属耦合强度的二阶微扰推导了界面处自旋流和自旋流噪声的一般形式，并估算了Pt-YIG界面的自旋流和自旋噪声大小，发现从自旋流噪声可以确定界面处自旋不守恒过程修正以后的磁振子有效自旋。此外，它也可以提供磁振子的有效自旋、自旋泵浦导致的界面热化以及常规金属的自旋霍尔角等信息。（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射线共振磁散射中利用对称性及
二向色性振幅来探测磁性多层的手性
由于在理解和掌握大量新基本物理机制方面的重要作用，凝聚态物质的手性特征最近成为一个极为重要的课题。能够很容易地揭示序参量准确卷绕的多功能实验方法因此变得至关重要。在这里，Chauleau等人报告了X射线共振磁散射方法可以作为一个直接揭示手性磁系统性质的工具。他们展示了，它可以直接明确地确定手性磁性分布的主要特征，即手性性质，定量卷绕方向（顺时针或逆时针方向）及类型，即N'eel [摆线]或Bloch [螺旋]型。这个方法不依赖于模型，不需要预先知道磁性参数，且可以应用于任意具有从几纳米（波长受限）到几微米大小磁畴的系统。通过使用典型的具有由自旋轨道相关效应驱动的特定磁性手性的Co|Pt界面多层，他们演示了这种方法的能力。（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
非中心对称烟囱梯形铁磁体中
低场双斯格明子的形成
Takagi等人研究了具有Nowotny烟囱梯形结构的易轴非中心对称铁磁体Cr11Ge19的实空间自旋结构和相关磁性参数。通过使用洛伦兹透射电子显微镜，他们报导了双斯格明子的形成，即具有相反磁性螺旋结构的自旋旋涡对。磁晶各向异性和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMI）的定量估计证明磁偶极相互作用比DMI对观察到的双斯格明子形成起更重要的作用。值得注意的是，在这个系统中，形成双斯格明子所需的临界磁场值非常小，这归因于与特征螺旋晶体结构相关的强易轴各向异性。Nowotny烟囱梯形化合物家族也许提供了一个独特的材料平台，其上两种独特的有利于不同拓扑自旋结构的斯格明子形成机制可以同时起作用。（方子明）
Low-Field Bi-Skyrmion Formation in a Noncentrosymmetric Chimney Ladder Ferromagnet
R. Takagi et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 037203 (2018)
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.120.037203
量子自旋液体的自旋子磁共振
Luo等人描述了具有显著自旋轨道耦合效应的量子自旋液体中的电子自旋共振。他们发现这个共振可以直接探测自旋子连续谱，这使得它成为了一种有效且信息丰富的自旋液体奇异元激发的探测手段。特别地，借助于投影对称群分析，他们考虑了三种不同的自旋子平均场哈密顿量的自旋子共振，模拟三角格子稀土反铁磁体YbMgGaO4中假定的量子自旋液体态。吸收带被发现很宽，表现出强的单自旋子谱van Hove奇异性以及显著的偏振相关性。(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单层实现
电调控的窄带宽原子薄镜
范德瓦尔斯异质结等二维半导体的出现推动了凝聚态物理学中新研究方向的发展，并使开发出具有独特功能的新型器件成为可能。在这里，Back等人通过实验展示，嵌入在电荷控制的异质结中的MoSe2单层可以用来实现电可控的原子级薄镜，可以导致与其激子跃迁共振的入射场的87％消光。相应的41％的最大反射系数只受限于辐射衰减率与激子跃迁非辐射线宽的比值，而与直到400W/cm2的入射光强度无关。他们也演示了，薄镜的反射率可以通过施加门电压修改单层电荷密度的方式大幅度改变。他们的研究结果从快速可编程空间光调制器到用于光机械装置的悬挂式超轻量镜上都可以找到应用前景。(方子明)
Realization of an Electrically Tunable Narrow-Bandwidth Atomically Thin Mirror Using Monolayer MoSe2
Patrick Back et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 037401 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.037401
封装在六角氮化硼中
单层MoSe2的大激子反射率
镜子是光电电路中不可或缺的元件。由于受到电介质和光子晶体中光学波长以及金属镜子中趋肤深度的限制，光电电路中镜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来克服该局限从而制造出更小的镜子。本文中，Scuri等人从实验上证明，在被六角氮化硼封装的单层MoSe2中，当入射光的频率和体系中激子的频率相同时，由于单层MoSe2中激子良好的相干性，入射光的反射率可以高达85%。这表明，在保证高反射率的条件下，利用二维材料能够极大的降低镜子的尺寸。（刘钱）
Large Excitonic Reflectivity of Monolayer MoSe2 Encapsulated 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
强磁场影响下
外尔半金属中的磁极化声子
在具有拓扑性的外尔半金属中，手性异常以及反常磁电阻等输运性质已被广泛研究。但是，对于外尔半金属中的光学行为了解的却还不多。本文中，Long等人从理论上对外尔半金属中电磁波的传播行为进行了相关研究。作者发现，如果将外尔半金属置于强外磁场中，当电子的运动垂直于外磁场时，电磁波的传播将会变得量子化。同时，由于量子化的电磁波和外尔半金属中等离激元的耦合作用，磁极化声子将会拥有一系列的特殊行为：双曲色散关系，光子禁带，耦合诱导的透明度以及宽带的极化转化等。这些效应可被用作探测材料的手性异常以及太赫兹或红外宽频段电磁波方面的应用。（刘钱）
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
极化FeZnMo3O8中高温无磁序
太赫兹光学二极管效应
结合了铁电特性和磁性的多铁材料具有许多迷人的物理现象和功能，其中一个例子就是最近发现的太赫兹非倒易（nonreciprocal）定向二色性，或者称为光学二极管效应。Yu 等人对极化亚铁磁体FeZnMo3O8进行了太赫兹光谱学的研究，发现FeZnMo3O8具有巨大的高温光学二极管效应：某个方向的投射光强度是其相反方向的100倍。这个效应发生在没有长程磁序的顺磁晶体中，因此和此前报道的在其他磁电材料中以长程磁序为前提条件的太赫兹光学二极管效应具有明显区别。这个效应的发生伴随着中心频率为1.27THz的强烈的磁偶极跃迁，对应单-离子各向异性哈密顿给出的本征态之间的电子自旋共振。作者提出顺磁FeZnMo3O8中的光学二极管效应是由磁电自由能中的单离子项驱动的。（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
利用同步辐射X射线衍射
探测铁电超晶格中畴壁方向
近年来，铁电材料中铁电畴壁一直是个有趣的话题，因为畴壁的属性会直接影响材料的功能，从而使得多畴铁电体在畴壁纳米电子器件设计中广受欢迎。在设备制造中，如何控制畴壁的形成以及确定畴壁的方向十分重要。铁电超晶格中的畴壁有着清晰的周期，能够用X射线清晰探测畴壁结构，是研究铁电畴的理想材料。本文中，Hadjimichael等人利用同步辐射X射线衍射，对PbTiO3/SrTiO3超晶格中的铁电畴取向进行相关研究。首先，在该超晶格中，当增加温度以后，可以观测到铁电畴壁的方向从{100}转到{110}方向，该转变温度取决于铁电层的厚度以及畴的周期长度。接着，利用纳米尺度光束，对结构均匀的区域和缺陷位置的畴壁方向进行探测，发现畴壁的方向和刻蚀图案的直边位置以及结构特征相关的缺陷位置有关，对调控铁电畴壁的方向提供了新可能。（刘钱）
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
在无磁序体系中实现
自旋三重态库珀对
在自旋电子学中，为了实现高速控制电子开关过程，希望能够在无外磁场的情况下也能够调控电子自旋。在超导体自旋电子学中，亦是如此。但是，迄今为止，一般都是将超导体和磁性材料耦合在一起，产生自旋三重态的库珀对，从而实现对电子自旋的调控，还没有发现能够在无磁序体系中能够产生自旋三态的库珀对。在本文中，Breunig等人提出了一种新的方法，能够实现无磁序下孤立自旋三态库珀对的产生。以双极性拓扑绝缘体-超导体-拓扑绝缘体异质结为例，由于体系强烈的自旋轨道耦合作用，拓扑绝缘体的表面态处于非平衡态，使得两个外电极的电化学势的符号相反，导致了单态库珀对被完全抑制，而自旋三态却能够穿过超导体，从而实现自旋三态库珀对的产生。（刘钱）
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
其他相关导读：
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[文字编辑：谢晓芝]
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