PRL导读-2024年133卷16期

信息因果关系最初是作为一个物理原理被提出的，旨在推导出在贝尔实验中观察到的关联类型的量子力学预测。在同一项工作中，众所周知地，信息因果关系被证明能够代表Uffink不等式，该不等式近似于量子关联集，并重新推导出Clauser-Horne-Shimony-Holt不等式的Tsirelson界。由于难以在非局域关联集上推导信息因果关系原理，这一结果的推广受到了限制。在本文中，作者提出了一种简单的技术，用于从任意两方贝尔场景中约束着物理关联集的信息因果关系中得到多项式不等式。这一结果使得信息因果关系成为近似量子关联集的一个有效工具。为了展示作者的方法，他们推导了一组不等式，这些不等式在具有二元结果和等量测量设置的贝尔情景中对非局域关联集施加了非平凡约束。最后，作者提出了信息因果关系原理的一种改进表述，并对最简单的Bell情景给出了更严格的约束，该约束超越了Uffink不等式，并恢复了量子集的部分边界。

（张皓玥）

Information Causality as a Tool for Bounding the Set of Quantum Correlations

P. Jain, M. Gachechiladze, and N. Miklin

Phys. Rev. Lett. 133, 160201 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.160201

在基于测量的量子计算中，从非平凡对称保护拓扑相中提取的量子态具有计算能力。这种能力在对称保护拓扑相位之间是均匀的，且通过打破对称性的测量来解锁。除了在相位的特殊点，所有已知的计算方案都将这些对称破缺的测量放在很远的位置，以避免由虚假的、非普遍的纠缠引入关联。在这项工作中，作者研究了相反的计算方案，其中对称破缺测量被密集地包装。作者展示了，不仅计算仍然有效，而且实际上在合理的物理假设下，这是最具资源效率的模式。

（张皓玥）

Counterintuitive Yet Efficient Regimes for Measurement-Based Quantum Computation on Symmetry-Protected Spin Chains

A. Adhikary, Wang Yang, and R. Raussendorf

Phys. Rev. Lett. 133, 160601 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.160601

作者报告了与偏移电荷敏感超导量子比特强耦合的相干二能级系统的离散电荷态的观测结果。作者测量了与两个二能级系统本征态相关的0.072e的偏移电荷，这两个本征态的跃迁频率为2.9 GHz，弛豫时间超过3 ms。结合强色散和共振状态下的测量，作者量化了二能级系统量子比特相互作用的横向和纵向耦合。作者进一步对二能级系统跃迁和准粒子隧穿动力学进行了联合跟踪，但没有发现内在相关性。这篇快报证明了微波频率二能级系统是低频电荷噪声的来源。

（刘承葛）

Observation of Discrete Charge States of a Coherent Two-Level System in a Superconducting Qubit

Bao-Jie Liu, Ying-Ying Wang, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 160602 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.160602

通过约化密度矩阵的局部测量进行量子态层析成像是一种有前景的方法，但对于大型系统来说变得不切实际。为了应对这一挑战，作者开发了一种高效的量子态层析成像方法，其灵感来自量子重叠层析成像[Phys. Rev. Lett. 124, 100401 (2020)]，该方法利用了并行测量。与局域量子态层析成像相比，并行量子态层析成像显著减少了测量次数，并对散粒噪声提供了更强的鲁棒性。实验上，作者通过设计高效电路、制备W态、哈密顿基态和随机态，然后使用全量子态层析成像、局域量子态层析成像和并行量子态层析成像重建这些密度矩阵，证明了并行量子态层析成像在树状超导量子比特芯片中的可行性。作者的结果表明，并行量子态层析成像降低了测量成本，在分别测量了6量子比特和9量子比特W态的75个和99个可观测值后，实现了98.68%和95.07%的置信度。此外，仅测量243个并行可观测值后，就实现了12量子比特W态最大密度矩阵的重建，相似性为89.23%，而完全量子态层析成像需要3¹²=531441个完整可观测值。因此，并行量子态层析成像将成为未来重建、表征、基准测试和状态属性学习等任务的有用工具。

（刘承葛）

Experimental Sample-Efficient Quantum State Tomography via Parallel Measurements

C.-K. Hu, C. Wei, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 160801 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.160801

非相对论性轴子会在脉冲星的极冠中被高效产生出来，结果是形成受引力束缚的稠密轴子云。本文中，作者研究了此轴子云与脉冲星磁层中电动力学的相互作用，特别关注在极冠内的动力学，其中轴子云的影响应当最为显著。对于足够轻的轴子m_a≲10^-7eV，作者发现轴子云有时会屏蔽能使粒子加速和粒子对产生的局域电磁场，这导致了脉冲星固有射电放射的周期消零。当轴子质量更大时，轴子场小尺度的涨落有助于抑制轴子对电动力学的反作用；但是，作者指出在中子星表面附近，真空短寿命区轴子的非相干振荡会产生窄射电谱线，此过程为先前工作发现的等离子体-共振发射过程提供了射电发射的补充来源。尽管本文专注于磁层中粒子对产生的领头阶修正，作者推测：当轴子反作用成为非线性时，在此类系统的电动力学中存在巨大的偏离。

Pulsar Nulling and Vacuum Radio Emission from Axion Clouds

Andrea Caputo, Samuel J. Witte and et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 161001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.161001

作者提出了一个统一框架，用于分类具有范畴对称性的能隙红外相，从而形成一种广义的、范畴的朗道范式。这一框架适用于任何维度，并为能隙对称相的分类提供了一种简洁、全面且具有计算能力的强大方法。关键工具是对称拓扑场论，这是一个维度更高的拓扑场论，它具有两个边界，作者选择使这些边界为拓扑边界。作者为具有范畴对称性的(1+1)维能隙相说明这一总体思路，并建议进行高维扩展。

Categorical Landau Paradigm for Gapped Phases

Lakshya Bhardwaj et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 161601 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.161601

作者提出了一种新方法，通过在像Borexino、DUNE、Super-K、Hyper-K和JUNO等大体积中微子探测器中进行非弹性核散射，来搜索质量范围在keV到GeV的轻质暗物质。该方法利用宇宙射线增强的暗物质进行非弹性核散射，使得在这些实验中可以进行低背景的暗物质搜索。因为核去激发线是O(10) MeV量级，人们可以使用具有比暗物质探测器更高阈值的中微子探测器。利用亲强子暗规玻色子端口模型作为基准，作者证实了对于大范围的轻质暗物质参数空间，核非弹性道通常比弹性散射提供更好的灵敏度。

Prospects for Light Dark Matter Searches at Large-Volume Neutrino Detectors

Bhaskar Dutta et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 161801 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.161801

在本文中，作者展示了赝标量介子的轻子衰变数据可以用来对右手矢量玻色子𝑊_𝑅的质量设置严格的限制，这类玻色子出现在左右对称模型中。作者已经证明，对于质量为50 < 𝑚_𝑁 / MeV < 1900范围内的重中微子，可以在90%置信水平下限制𝑚𝑊_𝑅 ≳ ( 4 – 19 ) TeV。这为目前这一重中微子质量范围内的𝑊_𝑅质量提供了最严格的实验限制。

Limits on 𝑊_𝑅 from Meson Decays

Gustavo F. S. Alves et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 161802 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.161802

[编辑推荐]在LHC上进行长寿命粒子的搜寻，采用了一种新的重建粒子轨迹的方案，显著提高了位移顶点的重建能力，使得限制得到了数量级上的改进。

本文介绍了使用LHC ATLAS实验记录的140 fb⁻¹的𝑝𝑝碰撞数据，进行长寿命粒子（LLP）的搜寻。此次搜寻的目标是质量在5至55 GeV之间并在ATLAS内探测器中发生强子衰变的LLP。考虑了希格斯玻色子奇异衰变产生LLP对的基准模型，以及包含长寿命类轴子粒子（ALPs）的模型。未观察到超出预期背景的显著超额现象。对希格斯玻色子到LLP对的分支比、伴随矢量玻色子生成的ALP的截面，以及首次对顶夸克到一个ALP和一个u/c夸克的分支比设定了上限。

Search for Light Long-Lived Particles in 𝑝𝑝 Collisions at √𝑠=13  TeV Using Displaced Vertices in the ATLAS Inner Detector

G. Aad et al. (ATLAS Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 133, 161803 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.161803

A search for the exclusive hadronic decays W^± → π^± γ , W^± → K^±γ , and W^±→ ρ^± γ is performed using up to 140 fb⁻¹ of proton-proton collisions recorded with the ATLAS detector at a center-of-mass energy of √s = 13 TeV . If observed, these rare processes would provide a unique test bench for the quantum chromodynamics factorization formalism used to calculate cross sections at colliders. Additionally, at future colliders, these decays could offer a new way to measure the W boson mass through fully reconstructed decay products. The search results in the most stringent upper limits to date on the branching fractions B ( W^± → π^± γ ) < 1.9 × 10⁻⁶ , B (W^±→K^± γ ) < 1.7 × 10⁻⁶ , B ( W^± → ρ^± γ ) < 5.2 × 10 ^{− 6} at 95% confidence level.

Search for the Exclusive 𝑊 Boson Hadronic Decays 𝑊^±→𝜋^±𝛾, 𝑊^±→𝐾^±𝛾 and 𝑊^±→𝜌^±𝛾 with the ATLAS Detector

G. Aad et al. (ATLAS Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 133, 161804 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.161804

The first search for the Z boson decay to τ τ μ μ at the CERN LHC is presented, based on data collected by the CMS experiment at the LHC in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV and corresponding to an integrated luminosity of 138 fb⁻¹ . The data are compatible with the predicted background. For the first time, an upper limit at the 95% confidence level of 6.9 times the standard model expectation is placed on the ratio of the Z → τ τ μ μ to Z → 4 μ branching fractions. Limits are also placed on the six flavor-conserving four-lepton effective-field-theory operators involving two muons and two tau leptons, for the first time testing all such operators.

Search for the 𝑍 Boson Decay to 𝜏𝜏𝜇𝜇 in Proton-Proton Collisions at √𝑠=13  TeV

Hayrapetyan et al. (CMS Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 133, 161805 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.161805

Recently, the possible existence of negative gluon helicity Δ g has been observed to be compatible with existing empirical constraints, including from jet production in polarized proton-proton collisions at the Relativistic Heavy Ion Collider, and lattice QCD data on polarized gluon Ioffe time distributions. We perform a new global analysis of polarized parton distributions in the proton with new constraints from the high- x region of deep-inelastic scattering (DIS). A dramatic reduction in the quality of the fit for the negative Δ g replicas compared to those with positive Δ g suggests that the negative Δ g solution cannot simultaneously account for high- x polarized DIS data along with lattice and polarized jet data.

New Data-Driven Constraints on the Sign of Gluon Polarization in the Proton

N. T. Hunt-Smith, et al., (JAM Collaboration-Spin PDF Analysis Group)

Phys. Rev. Lett. 133, 161901 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.161901

阿秒计时技术使得实时探索相关的电子动力学成为可能。阿秒物理学的一个关键可观察量是确定光电离的“时间零点”，即电离电子的波包离开离子核的时间延迟。通过阿秒条纹技术和双光子干涉的阿秒拍频重构技术的实验进展，这一可观测量成为可能。本文中，作者探讨了超出线性响应极限的强极紫外辐射场的光电离时间延迟。作者确认了时间延迟中的新特征，表明原子与光场之间的强耦合以及离子的光场缀饰。作为一个典型案例，作者研究了强极紫外场驱动下氦中的电子间相干性和纠缠。通过全维含时薛定谔方程的数值解，作者证明了光电离电子的时间延迟可以实时监测相干动力学和纠缠的超快变化。

Time Delays as Attosecond Probe of Interelectronic Coherence and Entanglement

Wei-Chao Jiang, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 163201 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.163201

通过在Elettra装置上用线性偏振单色软X射线激发类氦氮离子中一系列的1s^{2 1}S₀→1snp¹P₁跃迁，作者发现了对主量子数n敏感的荧光的角分布发生了变化。特别观察到，沿入射辐射偏振方向平行和垂直的发射比率随着主量子数n的增加而增加。作者发现这种n依赖性是汉勒效应的一种表现，自1924年被发现以来，汉勒效应一直是确定光学跃迁寿命的实用工具。与传统的汉勒效应实验不同，其通过改变磁场并考虑特定的激发态，作者展示了一种在静态磁场下出现、但涉及一系列激发态的“软X射线汉勒效应”。通过比较实验数据和理论预测，作者能够确定1snp¹P₁能级的寿命范围从几百飞秒到几十皮秒，这与原子结构计算非常吻合。作者认为，专用的软X射线测量可以产生超出当前实验范围的寿命数据，而且目前尚无法以足够的准确性进行预测。

Hanle Effect for Lifetime Determinations in the Soft X-Ray Regime

Moto Togawa, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 163202 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.163202

[Featured in Physics] Overlapping two 3D lattices with a relative twist opens the door to synthesizing crystals with diverse symmetries that showcase nontrivial band structures and novel properties.

这项工作旨在将莫尔物理学扩展到三维。通过在自旋依赖的光晶格中以相对扭曲耦合两种自旋态，可以在超冷原子气体中实现三维莫尔图案，而这种结构在固态材料中目前是无法实现的。作者给出了三维莫尔图案具有周期性结构的相应条件，称为三维莫尔晶体。作者强调了三维莫尔物理学的一个关键区别：在三维空间中，扭曲操作通常不会与原始晶格的旋转对称性交换，而在二维空间中，这两者总是相互可交换。因此，莫尔晶体可以表现出与原始底层晶格不同的晶体结构。作者证明扭曲一个简单的立方晶格可以产生各种晶体结构。这种通过扭曲改变晶体结构的能力为三维能带结构提供了广泛的可调性。

Three-Dimensional Moiré Crystal in Ultracold Atomic Gases

Ce Wang, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 163401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.163401

作者研究了一个超冷原子系统中两个铁磁体通过磁量子点接触连接的热磁输运特性。利用非平衡格林函数方法，作者证明了在弱有效塞曼场极限下自旋电导的发散和自旋弛豫的减慢。这些反常的自旋动力学是由磁振子临界点引起的，在该临界点，磁振子由于自发磁化而变得无带隙。作者的发现揭示了超冷原子系统中尚未开发的动力学，为热磁学开辟了新的途径。

Thermomagnetic Anomalies by Magnonic Criticality in Ultracold Atomic Transport

Yuta Sekino, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 163402 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.163402

通量附着为理解某些形式的拓扑排序提供了一个强大的概念框架，包括著名的分数量子霍尔效应。尽管它作为一种理论工具被广泛使用，但在微观环境中直接实现通量附着仍然是一个悬而未决的挑战。在这里，作者提出了一种在自旋或硬核玻色子的周期性驱动（Floquet）系统中实现通量附着的简单方法。作者证明，这样的系统自然地实现了相关的跳跃相互作用，并在这种相互作用和通量附着之间提供了清晰的联系。从一个简单的最近邻自由玻色子模型开始，作者从耦合线分析和大规模密度矩阵重整化群模拟中发现了证据，证明Floquet通量附着将玻色子整数量子霍尔态稳定在1/4填充（在方形晶格上），将Halperin-221分数量子霍尔态固定在1/6填充（在蜂窝晶格上）。在方形晶格上填充1/2时，时间反转对称性反而会自发破缺，具有相反霍尔电导的玻色子整数量子霍尔态被简并。最后，作者提出了一种基于光学晶格的模型在方形晶格上的实现，并讨论了绝热制备的前景以及Floquet加热的影响。

Floquet Flux Attachment in Cold Atomic Systems

Helia Kamal, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 163403 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.163403

在电子束的相干辐射中，电子发出的辐射场会共振驱动其他电子，产生受激辐射，描述这一受激辐射损耗的辐射反作用力在经典理论中由Liénard-Wiechert势描述。尽管该势长期以来是束流物理的基础，但Zhuoyuan Liu等人发现使用Liénard-Wiechert势中的“加速度场”来描述辐射相互作用会导致发散现象，因为它隐性依赖于瞬时相互作用。该研究工作提出了一种替代的电磁辐射理论，将相互作用分解为瞬时部分和迟滞部分。研究表明，只有迟滞部分会导致不可逆的辐射损耗，而瞬时部分则描述了与空间电荷效应相关的相互作用。然后进一步将该理论应用于研究相干同步辐射的能量损耗，这有望重塑对相干辐射和集体相互作用的理解。

（杨宁）

Instantaneous and Retarded Interactions in Coherent Radiation

Zhuoyuan Liu et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 165001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.165001

[编辑推荐]三维外尔半金属的全局拓扑性质导致与外部磁场呈非单调函数关系的霍尔效应。

拓扑量子材料的霍尔效应往往揭示了新物理的本质，并具有应用潜力。磁性外尔半金属就是一个特别很有趣的例子，承载了自发时间反演对称破缺的拓扑和外磁场间的相互作用，然而，除了其中的反常霍尔效应，它的其他特性鲜为人知，因为它无法解释很多磁性输运测量结果。这里Zhang等提出了一个新的霍尔效应，它的特点是相对于外部磁场具有非单调性，是三维外尔拓扑固有的，不受化学势微调的影响。他们发现朗道能级弯曲和手性朗道能级移动的两个相关机制，以及它们与Shubnikov-de-Hass效应的关系。这种场依赖的霍尔响应，普遍适用于薄膜和大块样品，为现有的测量提供了具体的物理图像，并有望指导未来的实验。

 （冯盼君）

Nonmonotonic Hall Effect of Weyl Semimetals under a Magnetic Field

Xiao-Xiao Zhang et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 166301 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.166301

[编辑推荐]在具有强反铁涨落的材料中提供的精确的单粒子格林函数解析模型，解释了超导铜氧化物中费米弧和赝能隙的出现。

Worm等提出了一个适用于关联电子体系的解析可解模型，它能够捕获电子或空穴掺杂水平对铜氧化物超导体费米面的主要影响。所提出的哈密顿量在定性上再现了数值上要求高的多体计算的结果，这里使用了动态顶点近似法。他们的分析理论提供了对精确机制的透明描述，该机制能够驱动沿费米表面断开片段（备受争议的“费米弧”）的形成，以及空穴和电子掺杂中赝能隙的打开。这是通过一种特定的机制发生的：费米弧上的电子态保持不变，而间隙打开的费米表面部分则转变为Luttinger弧。

（冯盼君）

Fermi and Luttinger Arcs: Two Concepts, Realized on One Surface

Paul Worm et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 166501 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.166501

This Letter presents a theory of interaction-induced band-flattening in strongly correlated electron systems. We begin by illustrating an inherent connection between flat bands and index theorems, and presenting a generic prescription for constructing flat bands by periodically repeating local Hamiltonians with topological zero modes. Specifically, we demonstrate that a Dirac particle in an external, spatially periodic magnetic field can be cast in this form. We derive a condition on the field to produce perfectly flat bands and provide an exact analytical solution for the flat band wave functions. Furthermore, we explore an interacting model of Dirac fermions in a spatially inhomogeneous field. We show that certain Hubbard-Stratonovich configurations exist that “rectify” the field configuration, inducing band flattening. We present an explicit model where this localization scenario is energetically favorable—specifically in Dirac systems with nearly flat bands, where the energy cost of rectifying textures is quadratic in the order parameter, whereas the energy gain from flattening is linear. In conclusion, we discuss alternative symmetry-breaking channels, especially superconductivity, and propose that these interaction-induced band-flattening scenarios represent a generic nonperturbative mechanism for spontaneous symmetry breaking, pertinent to many strongly correlated electron systems.

Localizing Transitions via Interaction-Induced Flat Bands

Alireza Parhizkar et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 166502 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.166502

[Featured in Physics]转角半导体双层可以在没有磁场的情况下承载所谓的非阿贝尔态，这一预测为容错量子计算带来了希望。

受最近在莫尔体系中发现分数量子反常霍尔态的启发，Reddy 等对在拓扑迷你带中实现非阿贝尔相的可能性进行了思考。他们发现了一类莫尔体系，斯格明子陈能带模型，可以在二维半导体-磁体异质结构中实现，还可以捕获转角过渡金属二硫化物双层同质结的本质。他们使用多体精确对角化表明，尽管在动量空间中有很强的贝里曲率变化，但在半填充的第二迷你带中可以实现非阿贝尔Moore-Read 态。该结果表明了没有朗道能级的莫尔系统中非阿贝尔分解的可行性，并阐明了实现它们的理想条件。他们特别强调了在转角半导体双层中实现Moore-Read态的前景。

（冯盼君）

Non-Abelian Fractionalization in Topological Minibands

Aidan P. Reddy et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 166503 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.166503

Charge density wave (CDW) instability drastically affects the surface electron spectrum of a Weyl semimetal. We show that in the CDW phase, the Fermi arcs reconnect into either closed Fermi loops or Frieze patterns traversing the reconstructed surface mini Brillouin zone. For the closed reconnection topology, application of an out of plane magnetic field leads to a cyclotron motion of the surface electrons. We determine the cyclotron frequency as a function of the electron energy and the magnitude of the CDW gap Δ for various orientations of the Fermi arcs. For weak coupling, the period of cyclotron motion is dominated by the time of traversal of the arc reconnection regions and is inversely proportional to Δ.

Reconstruction of Surface Electron Spectrum and Cyclotron Motion in the Charge Density Wave Phase of Weyl Semimetals

A. A. Grigoreva et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 166601 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.166601

[编辑推荐]一般堆叠理论提供了一个直接的判据来预测双层材料是否可以仅仅基于组成单分子层的层群就能展现出交替磁性自旋分裂。

二维交变磁性可以在转角反铁磁双层中获得，这为在二维材料中实现交变磁性提供了实验可行的方法。然而，对双层体系中交变磁性产生机制的全面理解仍然缺乏。本文中，Pan等通过引入一般叠加理论（GST）作为双层体系中出现交变磁性的关键条件来解决这个缺口。该理论仅凭组成双层材料的单层的层群，即可预测该双层材料是否能展现出交替磁性自旋分裂。根据GST，双层体系中只有7个点群促进了交变磁性的出现。结果表明，除了先前提出的反铁磁转角范德瓦尔斯堆叠之外，交变磁性还可以在通过对称限制直接堆叠形成的双层膜中出现。通过结合GST和第一性原理计算，他们给出了双层交变磁性的例子。该工作为设计理想的交变磁性双层体系建立了一个鲁棒的框架，为该领域基础研究和实际应用打开了新的途径。 

（冯盼君）

General Stacking Theory for Altermagnetism in Bilayer Systems

Baoru Pan et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 166701 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.166701

We study the Rényi entanglement entropy (EE) of the two-dimensional J−Q model, the emblematic quantum spin model of deconfined criticality at the phase transition between antiferromagnetic and valence-bond-solid ground states. State-of-the-art quantum Monte Carlo calculations of the EE reveal critical corner contributions that scale logarithmically with the system size, with a coefficient in remarkable agreement with the form expected from a large-N conformal field theory with SO(N=5) symmetry. However, details of the bipartition of the lattice are crucial in order to observe this behavior. If the subsystem for the reduced density matrix does not properly accommodate valence-bond fluctuations, logarithmic contributions appear even for cornerless bipartitions. We here use a 45° tilted cut on the square lattice. Beyond supporting an SO(5) deconfined quantum critical point, our results for both the regular and tilted cuts demonstrate important microscopic aspects of the EE that are not captured by conformal field theory.

Entanglement Entropy and Deconfined Criticality: Emergent SO(5) Symmetry and Proper Lattice Bipartition

Jonathan D’Emidio et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 166702 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.166702

[Featured in Physics][编辑推荐]一种以中国溜溜球命名的量子简并将磁性铁原子短链的磁化寿命提高了1000倍。

将磁体尺寸降低到量子尺寸效应占主导地位的程度，会触发磁化强度量子隧穿（QTM），从而对磁化动力学产生深远影响。Elbertse 等在精心调节的横向磁场下测量铁原子链的磁化翻转，他们在一个水平交叉点（又称diabolic点（DP））附近观察到了磁化寿命非单调变化。在DPs附近，导致QTM的局域环境影响被有效抑制，磁化寿命提升了三个数量级。调节原子间相互作用进一步促进了多个DPs的形成。该工作为DPs附近量子动力学提供了一个更深的理解，并有助于提高设计量子磁体的能力。

（冯盼君）

Long-Lived Magnetization in an Atomic Spin Chain Tuned to a Diabolic Point

R. J. G. Elbertse et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 166703 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.166703

Spin defects embedded in solid-state systems are appealing for quantum sensing of materials and for quantum science and engineering. The spin-sensitive photoluminescence of optically active spin defects in Van der Waals based materials, such as the boron-vacancy (VB−) center in hexagonal boron nitride, enables its application as a quantum sensor to detect weak, spatially localized magnetic static and dynamic fields. However, the utility of VB− centers to probe spin dynamics in magnetic systems has yet to be demonstrated; this is essential to establish the VB− as a modular sensing platform that can be seamlessly integrated with emergent quantum materials to probe a wide range of static and dynamic phenomena. Here, we use VB− centers to experimentally probe uniform mode magnon dynamics and optically perform ferromagnetic resonance spectroscopy on a thin magnetic film.

Quantum Sensing of Spin Dynamics Using Boron-Vacancy Centers in Hexagonal Boron Nitride

Shekhar Das et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 166704 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.166704

磁振子手征性是指围绕外部磁场磁化的进动偏手性，在铁磁体中固定为右手性。补偿亚铁磁体具有平行和反平行的净磁化构型和角动量，是研究磁振子手征性的理想平台。Wang等通过进行自旋力矩铁磁共振实验，研究了Gd₃Fe₅O₁₂/Pt双层膜中低频磁振子在磁化和角动量补偿温度下的手性反转。特别是，他们表明阻尼状自旋力矩可以灵敏地激发和探测低频磁振子手性的反转。通过求解耦合的Landau-Lifshitz-Gilbert方程，他们建立了低频磁振子手性反转和净总角动量符号之间的密切关系。在补偿亚铁磁绝缘体中对低频磁振子手性的电激发和检测有助于手性自旋电子学的建立。 

（冯盼君）

Electrical Excitation and Detection of Chiral Magnons in a Compensated Ferrimagnetic Insulator

Ledong Wang et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 166705 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.166705

[编辑推荐]直接观察到了手性磁体-超导体异质结中的斯格明子-超导漩涡对。

具有非平庸拓扑的手性磁性结构的磁性斯格明子，作为自旋电子器件的一种有前途的候选器件已被广泛研究。它们还可以与超导漩涡耦合形成具有马约拉纳零能模的斯格明子-漩涡对，是拓扑量子计算有前途的候选者。对于在手性磁体-超导体异质结中构造斯格明子漩涡对已经有很多理论建议被提出，然而，在实验上如何以可控的方式产生斯格明子-漩涡对仍然是一个重大的挑战。在本文里，Xie等人设计了一种手性磁体-超导体[Ta/Ir/CoFeB/MgO]₇/Nb异质结结构，零场奈尔型斯格明子可以在其中稳定存在，当Nb处于超导状态时，超导漩涡可以与斯格明子耦合。他们直接观察到与外加磁场的方向有关的斯格明子-超导漩涡对的形成。该结果提供了一种利用超导漩涡操纵斯格明子量子态的有效方法，可用于探索自旋电子学器件中斯格明子控制的新途径。

（冯盼君）

Visualization of Skyrmion-Superconducting Vortex Pairs in a Chiral-Magnet–Superconductor Heterostructure

Yong-Jie Xie et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 166706 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.166706

为了研究手性磁体Cu₂OSeO₃非共线磁序的弛豫动力学，Zhang等进行了泵浦-探测实验，其中采用毫秒磁场脉冲为泵浦，共振弹性x射线散射为探针。他们发现，对锥形和斯格明子晶格相施加扰动后，系统需要约0.2秒才能稳定，这比微磁学中观察到的典型纳秒时间尺度要慢得多。这种长时间的弛豫归因于局部拓扑缺陷的形成和缓慢耗散，如涌现的单极子。通过揭示非共线磁系统中这些突现奇异点的实验寿命，此研究强调了慢动力学体系中孤子纹理的普遍弛豫机制，为拓扑物理学和先进的信息存储解决方案提供了新的见解。

（冯盼君）

Slow Equilibrium Relaxation in a Chiral Magnet Mediated by Topological Defects

Chenhao Zhang et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 166707 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.166707

理解不同生态系统中生物多样性模式的动力学机制一直是群落生态学的核心问题。Suweis等人采用广义洛特卡－沃尔泰拉模型(generalized Lotka-Volterra model，GLV)探讨了生态群落中物种丰度的动态变化。与以往研究不同的是，作者考虑了物种相互作用的时间随机涨落，同时发展了一种只考虑有色噪声相互作用(称之为退火无序)和简单功能响应情况的动态平均场理论。该理论表明退火无序是一种有效环境噪声，即每个物种都会处在由其他所有物种共同存在所塑造的时变环境中。作者随后对物种丰度分布进行了分析预测，其结果与经验观测结果十分契合。综上，相互作用强度的退火无序有利于物种共存，并导致系统中出现大量非常稀有的物种，进而支持了生物多样性保险理论( insurance theory of biodiversity)。

Generalized Lotka-Volterra Systems with Time Correlated Stochastic Interactions

Samir Suweis et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 167101 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.167101

随着新技术的出现和网络科学的发展，研究者有契机深入探索社会动力学的复杂运作方式。在大型社交和行为网络中，经常会出现一些可能会对社会进步产生反作用的策略。如果单独观察，这些策略似乎害处多于益处。然而，将这些看似有害的策略组合在一起则可能产生意想不到的效果。本文中，Lai等人研究了声誉(reputation)和互惠(reciprocity)两种社会行为，及其在解释达尔文的适者生存中的作用，探讨了这些基本原则是如何支配个体社交并形成更广泛的社会动力学。作者概述了这两种社会行为的动力学，并强调了组合策略在提高群体福利和促进社会物理跨学科研究方面的重要性。

Winning with Losses: The Surprising Success of Negative Strategies in Social Interaction Behavior

Joel Weijia Lai and Kang Hao Cheong

Phys. Rev. Lett. 133, 167401 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.167401

[编辑推荐]沉淀反应和化学镀金属沉积介质中化学波形成的图案与 Voronoi 图的化学类似。

Tamar Kanimian等人在具有多个扩散源的框架中进行扩散-沉淀系统的实验。前进的降水锋到达停止点，在降水区之间留下裂痕或间隙。在类似的环境中，合成了来自不同还原中心的分形金属矿床。它们在介质中蜿蜒，但未能相遇或重叠，因此也留下间隙或裂痕，就像在降水系统中一样。通过计算前一个系统的熵和前沿速度以及后一个系统的分形维数来分析所获得的图案。观察到的结构代表 Voronoi 图的化学类似物。

（张清源）

Rift Gaps in Chemical-Wave Network Systems

Tamar Kanimian , Lara Haroun , and Rabih Sultan

Phys. Rev. Lett. 133, 168001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.168001

上皮组织的力学特性受各个细胞区域产生的力的控制，通常使用二维模型进行研究，该模型解释了顶端定位的肌动球蛋白结构，但忽略了基底外侧力学。Jan Rozman等人采用更详细的三维模型来研究横向表面张力如何影响此类组织的结构和刚性。他们发现细胞是顶端不对称的，一侧看起来比另一侧更有序，具体取决于目标细胞顶端周长。与预测大目标周长处的刚性转变的2D 模型相反，3D 模型中的组织在所有参数空间中都保持固体状。

(张清源)

Basolateral Mechanics Prevents Rigidity Transition in Epithelial Monolayers

Jan Rozman , Matej Krajnc , and Primož Ziherl

Phys. Rev. Lett. 133, 168401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.168401

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