CPL亮点文章 | 2021年第2、3期

CPL2021年第2、3期亮点论文，敬请关注！

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Symmetry-Protected Scattering in Non-Hermitian Linear Systems

L. Jin (金亮) and Z. Song (宋智)

Chin. Phys. Lett. 2021, 38 (2): 024202

亮点介绍

首次从理论上揭示了对称性在非厄米线性散射问题中的作用，研究结果可应用于量子输运、光场调控、集成光学、新型超材料设计。

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Experimental Protection of the Spin Coherence of a Molecular Qubit Exceeding a Millisecond

Yingqiu Dai (代映秋), Yue Fu (伏月), Zhifu Shi (石致富), Xi Qin (秦熙), Shiwei Mu (穆世伟), Yang Wu (伍旸), Ji-Hu Su (苏吉虎), Yi-Fei Deng (邓义飞), Lei Qin (秦雷), Yuan-Qi Zhai (翟沅琦), Yan-Zhen Zheng (郑彦臻), Xing Rong (荣星), and Jiangfeng Du (杜江峰)

Chin. Phys. Lett. 2021, 38 (3): 030303

推荐理由

首次将分子量子比特的相干时间延长到1毫秒，单比特品质因子达到1.4×10⁵，具备容错量子计算潜力，同时保留了环境中的核自旋，使其可以作为潜在的资源应用到量子计算中。

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Quantum Algorithm for Approximating Maximum Independent Sets

Hongye Yu (余泓烨), Frank Wilczek, and Biao Wu (吴飙)

Chin. Phys. Lett. 2021, 38 (3): 030304

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提出首个超越经典算法的寻找最大独立集近似解的量子算法。

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Exotic Dielectric Behaviors Induced by Pseudo-Spin Texture in Magnetic Twisted Bilayer

Yu-Hao Shen (沈宇皓), Wen-Yi Tong (童文旖), He Hu (胡鹤), Jun-Ding Zheng (郑君鼎), and Chun-Gang Duan (段纯刚)

Chin. Phys. Lett. 2021, 38 (3): 037501

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本文通过第一性原理计算发现了轨道自旋织构能够影响体系的介电行为，这在扭转的磁性二维双层体系中表现得尤为突出。此项工作选择层内铁磁层间反铁磁耦合的VSe2双层作为平台，在转角30°附近通过施加垂直电场揭示了扭角与极化的关联，发现了新型磁电耦合的方式，丰富了我们对莫尔扭角体系的理解，而且为光电储能器件的功能材料设计开辟了一条新的途径。

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Klein–Nishina Effect and the Cosmic Ray Electron Spectrum

Kun Fang (方堃), Xiao-Jun Bi (毕效军), Su-Jie Lin (林苏杰), and Qiang Yuan (袁强)

Chin. Phys. Lett. 2021, 38 (3): 039801

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首次给出了电子在银河系中传播时能量损失的精确拟合公式，提出原初宇宙线电子能谱需要一个新的硬成分。

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Multiple Auger Decay Following Xe⁺ (4p_3/2^-1) Ionization

Zhenqi Liu (刘振旗), Qing Liu (刘青), Yulong Ma (马玉龙), Fuyang Zhou (周福阳), and Yizhi Qu (屈一至)

Chin. Phys. Lett. 2021, 38 (2): 023201

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多重俄歇衰变对等离子体物理、天体物理等研究领域有重要意义。它具有的特征能量的多电子谱是研究原子、分子和材料内壳层电子结构和动力学过程的重要工具，可以更好地理解电子关联效应和多体相互作用问题。研究Xe⁺ (4p^-1)这样具有复杂电子结构的重元素的多重俄歇过程，对理论和实验研究会是重大挑战。实验中发现：它的俄歇电子谱中，4p3/2由于和4d^-2nf有很强的混合而分裂为若干条能级。

本文基于多体微扰理论，对Xe⁺ (4p3/2^-1)的多重俄歇衰变进行了细致的研究。结果表明双俄歇和三俄歇主要来自级联过程，即序列的两步和三步单俄歇过程。得到的单、双、三俄歇电子谱和实验结果符合，但俄歇电子产额只和部分实验符合。考虑到Xe结构复杂性，期待进一步的实验研究。

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Micro-Gas Flow Induced Stochastic Resonance of a Nonlinear Nanomechanical Resonator

Shaochun Lin (林劭春), Tian Tian (田添), Peiran Yin (印沛然), Pu Huang (黄璞), Liang Zhang (张亮), and Jiangfeng Du (杜江峰)

Chin. Phys. Lett. 2021, 38 (2): 020502

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近年来，微通道中的流体力学研究吸引了人们的广泛关注，探测介观尺度下的流体动力学行为是微流体系统中的一个重要问题。针对这一挑战性难题，本工作将微流系统与微纳米机电振子结合，利用振子的高灵敏度特性探测微流体与振子的相互作用，并观测到微流气体驱动下的随机共振现象，为研究介观尺度下的流体物理提供了有效的技术手段。

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Directional Design of Materials Based on Multi-Objective Optimization: A Case Study of Two-Dimensional Thermoelectric SnSe

Shenshen Yan (闫申申), Yi Wang (汪毅), Zhibin Gao (高志斌), Yang Long (龙洋), and Jie Ren (任捷)

Chin. Phys. Lett. 2021, 38 (2): 027301

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由于材料中多物理因素之间的相互影响和复杂耦合，功能材料的多目标定向设计一直是个巨大的挑战。本文发展和使用了基于Pareto效率的多目标粒子群优化的人工智能算法程序，从多物理多功能目标要求反向设计物质结构。以二维材料SnSe的稳定性（自由能）和热电功效（Seebeck系数）为例，让人工智能成功设计和预言出满足低自由能和高Seebeck系数的多种新型二维SnSe结构。在人工智能的结果基础上，该工作也从物理上给出了二维材料体系中能带简并度对Seebeck的贡献明显高于三维体系的理论解释。

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Rational Design of Two-Dimensional Magnetic Chromium Borides Based on First-Principles Calculation

Yi-Lin Zhang (张奕林), Yue-Yu Zhang (张越宇), Jin-Yang Ni (倪斤阳), Ji-Hui Yang (杨吉辉), Hong-Jun Xiang (向红军), and Xin-Gao Gong (龚新高)

Chin. Phys. Lett. 2021, 38 (2): 027501

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二维磁性材料近年来受到广泛关注，但已知材料的居里温度(TC)均不高。磁性材料通常由磁性元素与非磁性元素的框架构成，原子较小的非磁性元素有助于提高磁交换作用而提升TC。基于此想法，本工作利用自行开发的基于多目标差分演化算法的逆向材料设计软件包IM²ODE，通过第一性原理计算手段探索二维磁性铬-硼化物CrxBy的可能组成。我们预言了若干具有单层平整原子层的体系，其中具有共同结构单元[CrB8]的CrB4-I、CrB4-II和CrB5-I候选材料为本征铁磁性金属；五种具有通用结构单元[Cr2B12]的平面CrB3材料是本征反铁磁性金属；CrB2的一个相是本征反铁磁半导体。利用计算的磁交换相互作用参数，我们估算了CrB4-I、CrB4-II和CrB5-I的TC分别为270 K、120 K和110 K，这与已知的二维铁磁系统相比更高。

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Two-Dimensional Quantum Walk with Non-Hermitian Skin Effects

Tianyu Li (李天宇), Yong-Sheng Zhang (张永生), and Wei Yi (易为)

Chin. Phys. Lett. 2021, 38 (3): 030301

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本文构造了一个二维离散时间的量子行走模型。该模型在开边界条件下存在非厄米趋肤效应，其拓扑性质须在含时广义布里渊区上刻画，从而得到非厄米体边对应关系。本文旨在促进高维Floquet拓扑相中，非厄米趋肤效应的理论及实验研究。

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Quantum Anti-Zeno Effect in Nuclear β Decay

Ming Ji (姬明) and Chang Xu (许昌)

Chin. Phys. Lett. 2021, 38 (3): 032301

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对不稳定的量子系统进行频繁的测量可能会阻止或加速系统的演化，这被称为量子芝诺效应(quantum Zeno effect) 和量子反芝诺效应(quantum anti-Zeno effect)。这一奇异的量子现象引起了人们广泛的兴趣，近年来实验上成功利用囚禁离子系统，冷原子系统和纳米机械振子系统等验证了该量子现象。在核物理中，对不稳定原子核体系进行频繁的测量能否改变其衰变速率，即量子芝诺效应或反芝诺效应能否在核衰变中被观测到，是一个非常有意义的问题。本文利用含时微扰理论结合量子反芝诺效应的相关理论，对不同β衰变类型中的量子反芝诺效应进行了深入研究，发现在同样的截止频率下β+/β-衰变中的量子反芝诺效应比轨道电子俘获(EC)情况下更加显著。同时发现β衰变能小的原子核（如³H等）更有利于实验观测。理论计算表明在测量非常频繁的情况下，不稳定原子核的β衰变速率相对于没有测量时的指数衰变率明显加快。

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Gate Tunable Supercurrent in Josephson Junctions Based on Bi2Te3 Topological Insulator Thin Films

Wei-Xiong Wu (吴伟雄), Yang Feng (冯洋), Yun-He Bai (白云鹤), Yu-Ying Jiang (姜钰莹), Zong-Wei Gao (高宗伟), Yuan-Zhao Li (李远昭), Jian-Li Luan (栾建立), Heng-An Zhou (周恒安), Wan-Jun Jiang (江万军), Xiao Feng (冯硝), Jin-Song Zhang (张金松), Hao Zhang (张浩), Ke He (何珂), Xu-Cun Ma (马旭村), Qi-Kun Xue (薛其坤), and Ya-Yu Wang (王亚愚)

Chin. Phys. Lett. 2021, 38 (3): 037402

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在Bi2Te3薄膜+Nb超导体的约瑟夫森器件中实现了栅极电压对超导近邻效应的调控，发现了P-N结存在的证据，实现了耗散输运模式与弹道输运模式之间的调控。

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Superconductivity and Normal-State Properties of Kagome Metal RbV3Sb5 Single Crystals

Qiangwei Yin (殷蔷薇), Zhijun Tu (涂志俊), Chunsheng Gong (龚春生), Yang Fu (付阳), Shaohua Yan (闫少华), and Hechang Lei (雷和畅)

Chin. Phys. Lett. 2021, 38 (3): 037403

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由于其特殊的晶体结构对称性和多重子格子的特征，二维笼目（Kagome）晶格具有许多拓扑非平庸的能带结构，例如狄拉克节点、平带和鞍点带等。这些拓扑非平庸的电子结构与自旋、轨道、晶格等自由度之间的关联相互作用导致了丰富多彩的关联拓扑物性。理论预言当电子填充到鞍点附近时，会导致非常规超导电性、电荷密度波等许多奇异性质的出现。近日，这些现象在V基笼目晶格KV3Sb5和CsV3Sb5中被发现。受到这些研究工作的启发，我们探索生长了具有相同结构的RbV3Sb5单晶。物性的研究表明RbV3Sb5也展现出电荷密度波和超导电性共存的行为。此外，量子振荡的结果表明电子具有很小的回旋共振质量，这与费米能级附近存在的狄拉克线性色散能带有密切关系。本工作为研究V基笼目金属中的奇异物性提供了新的研究平台。

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Observation of Ferroelastic and Ferroelectric Domains in AgNbO3 Single Crystal

Wei Zhao (赵威), Zhengqian Fu (傅正钱), Jianming Deng (邓建明), Song Li (李松), Yifeng Han (韩艺丰), Man-Rong Li (李满荣), Xueyun Wang (王学云), and Jiawang Hong (洪家旺)

Chin. Phys. Lett. 2021, 38 (3): 037701

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由于AgNbO3基陶瓷体系在高电场下具有优异的电致相变性质，近年来在无铅储能领域备受关注。然而，AgNbO3的基态是反铁电还是亚铁电这一基本物理问题尚存争议。针对这一科学问题，本文以成功生长的AgNbO3单晶为研究对象，在单晶体系中利用TEM对AgNbO3单晶结构进行了表征，结果表明其室温下为亚铁电态的极性空间群Pmc21，这为解决AgNbO3基态的问题提供了关键的实验数据。同时利用偏光显微镜与压电力显微镜发现了亚铁电态所具有的铁弹畴以及弱压电效应。本文研究表明，AgNbO3单晶中存在铁电铁弹耦合，这对利用力、电等外物理场调控AgNbO3性能提供了新的思路。

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研究快讯集锦

纳米金属玻璃颗粒的动力学转变现象

线性非厄米系统中受对称性保护的散射

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应变调控单层WSe2中的贝里曲率偶极矩、轨道磁化与非线性霍尔效应

量子传感可突破经典探测盲区

BaCuS2: 一种具有中等关联强度的超导体

单层有机-无机杂化卤化铅钙钛矿中的激子涡旋

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原子厚度磁性双层中的巨大自旋转移矩

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爱因斯坦热随机行走模型的重生：一个可以计算液体与非晶固体热导率的统一公式

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CPL Express Letters栏目简介

为了保证重要研究成果的首发权和显示度，CPL于2012年6月开设了Express Letters栏目。此栏目发表速度快，学术质量高。截至2019年底，平均每篇被引用约20次，已经在国内物理学界建立起良好口碑与声望，来稿数量不断增加。