PRL导读-2024年133卷23期

从量子信息的角度来看，验证量子实验中的量子相干性通常需要调整测量设置或改变输入。一个典型的例子是双缝干涉实验，在一个序列的实验设置(打开一个缝，打开另一个缝，或两个缝都打开)中观察屏幕上的干涉图样，可以不容置疑地证明量子相干性。这篇文章，通过无需输入地验证网络场景中的量子相干性，表明调整输入不是必要的。该工作证明，在一个具有独立源的三角形网络中，存在一些三方联合结果的概率分布，这些分布无法用经典源复制。此外，作者将结果推广到n方网络，并表明经典网络和量子网络之间的相关性差异随着方数的增加而增大。为此，作者推导出了经典源（即没有相干性）满足的非线性不等式，并找到了违反这些不等式的量子态。

（刀流云）

Quantum Coherence in Networks

Fatemeh Bibak et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 230201 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.230201

作者介绍了通过局域操作和经典通信辅助量子线路来制备多体量子态的协议。作者表明，通过提高精确制备的要求可以大大节约资源。特别是，所谓的W态和更一般的Dicke态所需的电路深度和每个格点的辅助量子比特数量与系统大小无关。作为该工作的一个副产品，作者引入了一种高效方案来实现某些非局域、非Clifford的幺正算符。作者还讨论了如何将类似的思想应用于制备已知自旋模型（包括自由模型和相互作用模型）的本征态。

（胡坤）

Approximating many-body quantum states with quantum circuits and measurements

Lorenzo Piroli1 et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 230401 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.230401

We consider an analytically tractable model that exhibits the main features of the Page curve characterizing the evolution of entanglement entropy during evaporation of a black hole. Our model is a gas of noninteracting fermions on a lattice that is released from a box into the vacuum. More precisely, our Hamiltonian is a tight-binding model with a defect at the junction between the filled box and the vacuum. In addition to the entanglement entropy we consider several other observables, such as the spatial density profile and current, and show that the semiclassical approach of generalized hydrodynamics provides a remarkably accurate description of the quantum dynamics including that of the entanglement entropy at all times 𝑡. Our hydrodynamic results agree closely with those obtained via exact microscopic numerics. We find that the growth of entanglement with time is linear and universal, i.e, independent of the details of the defect. The decay shows 1/𝑡 scaling for conformal defect while for nonconformal defects, it is slower. Our analytical results from hydrodynamics enables us to make predictions for long time behaviors of observables that are otherwise highly inaccessible computationally by exact microscopic numerics. Our study shows the power of the semiclassical approach and could be relevant for discussions on the resolution of the black hole information paradox.

Generalized Hydrodynamic Description of the Page Curve–like Dynamics of a Freely Expanding Fermionic Gas

Madhumita Saha et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 230402 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.230402

The dynamics of open quantum systems can be simulated by unraveling it into an ensemble of pure state trajectories undergoing nonunitary monitored evolution, which has recently been shown to undergo measurement-induced entanglement phase transition. Here, we show that, for an arbitrary decoherence channel, one can optimize the unraveling scheme to lower the threshold for entanglement phase transition, thereby enabling efficient classical simulation of the open dynamics for a broader range of decoherence rates. Taking noisy random unitary circuits as a paradigmatic example, we analytically derive the optimum unraveling basis that on average minimizes the threshold. Moreover, we present a heuristic algorithm that adaptively optimizes the unraveling basis for given noise channels, also significantly extending the simulatable regime. When applied to noisy Hamiltonian dynamics, the heuristic approach indeed extends the regime of efficient classical simulation based on matrix product states beyond conventional quantum trajectory methods. Finally, we assess the possibility of using a quasi-local unraveling, which involves multiple qubits and time steps, to efficiently simulate open systems with an arbitrarily small but finite decoherence rate.

Optimized Trajectory Unraveling for Classical Simulation of Noisy Quantum Dynamics

Zhuo Chen et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 230403 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.230403

高效模拟量子计算机依赖于对量子态性质的理解和利用。这适用于基于纠缠的张量网络方法以及用于表示稳定态的表格形式。在本文中，作者结合了这两种方法，提出了表格形式(tableau formalism)在Clifford电路模拟中的一种推广。作者明确证明了如何利用Clifford门、非Clifford门和测量来更新这一形式，从而实现通用电路模拟。作者还探讨了该框架如何支持更广泛状态的高效模拟，从而提出了一些关于张量网络表示能力以及纠缠和魔态等量子资源性质的有趣问题，并通过模拟验证了这些主张。

（陆龙业）

Stabilizer Tensor Networks: Universal Quantum Simulator on a Basis of Stabilizer States

Sergi Masot-Llima et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 230601 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.230601

作者提出了一种称为“薛定谔化（Schrödingerization）”的新方法，可以通过量子模拟来解决线性普通微分方程和偏微分方程（PDEs）系统（包括量子和非量子）的一般问题。作者引入了一种新的变换，该变换被称为“变形相位变换（warped phase transformation）”。在这种变换之下，任何线性系统（包括非自治系统）的普通微分方程或偏微分方程都可以以一种直接的方式重新表述为一组真实时间下的薛定谔方程的形式。这一方法不仅适用于描述经典问题的偏微分方程，也适用于量子问题，例如量子基态和吉布斯热态的制备、随机介质中量子态的半经典极限下的模拟、带人工边界条件的有限区域内薛定谔方程的模拟以及其他非厄米物理现象的研究。这种表述的使用范围很广，能够以简单的方式应用于数字量子模拟（digital quantum simulation）和模拟量子模拟（analog quantum simulation），并且可同时使用基于量子比特和连续变量量子系统。

（张凡）

Quantum Simulation of Partial Differential Equations via Schrödingerization

Shi Jin et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 230602 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.230602

By braiding non-Abelian anyons it is possible to realize fault-tolerant quantum algorithms through the computation of Jones polynomials. So far, this has been an experimentally formidable task. In this Letter, a photonic quantum system employing two-photon correlations and nondissipative imaginary-time evolution is utilized to simulate two inequivalent braiding operations of Majorana zero modes. The resulting amplitudes are shown to be mathematically equivalent to Jones polynomials. The high fidelity of our optical platform allows us to distinguish between a wide range of links, such as Hopf links, Solomon links, Trefoil knots, Figure Eight knots and Borromean rings, through determining their corresponding Jones polynomials. Our photonic quantum simulator represents a significant step towards executing fault-tolerant quantum algorithms based on topological quantum encoding and manipulation.

Photonic Simulation of Majorana-Based Jones Polynomials

Jia-Kun Li et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 230603 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.230603

We show that quantum entanglement can provide an exponential advantage in learning properties of a bosonic continuous-variable (CV) system. The task we consider is estimating a probabilistic mixture of displacement operators acting on 𝑛 bosonic modes, called a random displacement channel. We prove that if the 𝑛 modes are not entangled with an ancillary quantum memory, then the channel must be sampled a number of times exponential in 𝑛 in order to estimate its characteristic function to reasonable precision; this lower bound on sample complexity applies even if the channel inputs and measurements performed on channel outputs are chosen adaptively or have unrestricted energy. On the other hand, we present a simple entanglement-assisted scheme that only requires a number of samples independent of 𝑛 in the large squeezing and noiseless limit. This establishes an exponential separation in sample complexity. We then analyze the effect of photon loss and show that the entanglement-assisted scheme is still significantly more efficient than any lossless entanglement-free scheme under mild experimental conditions. Our work illuminates the role of entanglement in learning CV systems and points toward experimentally feasible demonstrations of provable entanglement-enabled advantage using CV quantum platforms.

Entanglement-Enabled Advantage for Learning a Bosonic Random Displacement Channel

Changhun Oh et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 230604 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.230604

作者提出了一种对BOSS星系成团数据的微扰全形状分析，包含对星系功率谱以及双谱、重子声波震荡，还有与Planck所测得的宇宙微波背景引力透镜效应的互相关。在ΛCDM模型下，作者将物质密度分数约束在Ω_m=0.3138±0.0086，哈勃常数为H₀=68.23±0.78km s^-1Mpc^-1，且质量涨落振幅为σ₈=0.688±0.026（等价于S₈=0.703±0.029）。在低红移时的宇宙结构相较于Planck ΛCDM的调和模型在4.5σ上表现出抑制。作者研究了此数据集对最近DESI BAO对动态暗能量（DDE）偏好的影响：此BOSS数据与DESI BAO以及PantheonPlus超新星结合后，相较CMB更具竞争力，导致对于DDE没有偏向，但同样有约10%的结构压低，其中暗能量与宇宙学常数在68%的置信水平上一致。作者的结果表明：数据包含残余的系统误差，或者应该要求更多的建模效应来重现宇宙的一致性。

Suppression without Thawing: Constraining Structure Formation and Dark Energy with Galaxy Clustering

Shi-Fan Chen, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 231001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.231001

[Featured in Physics] [Editors’ Suggestion] Scientists have devised a way to use current gravitational-wave detectors to observe permanent deformations of spacetime caused by certain supernovae.

作者提出了一种在星系核坍缩超新星中用现有干涉仪探测（线性）引力波记忆效应的方法。引力波记忆效应是尚未被确证的广义相对论重要预言。作者的方法结合了线性预测过滤与匹配过滤。作者发表了将此方法应用于涵盖一定范围的前身星质量与金属性的核坍缩超新星模拟数据的结果。作者能够将引力波记忆效应探测到10kpc。作者也考虑了源上窗口与中微子探测存在时误报的可能性。

Detecting Gravitational Wave Memory in the Next Galactic Core-Collapse Supernova

Colter J. Richardson, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 231401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.231401

作为平方千米阵列（SKA）的关键科学项目，对银河系中心射电脉冲星的探测与计时观测将对超大质量黑洞人马座A^*（Sgr A^*）附近的时空提供高精度测量，以及对广义相对论进行新检验。Sgr A^*的自转可以被有计时精度的单个脉冲星计时测量到相对误差≲1%。此种情况可用SKA达到。但是，实际的测量结果依赖对非常紧致轨道上的脉冲星的探索，P_b≲0.5yr。本文中，作者首次提出并研究了用两个或多个轨道周期更长的脉冲星（P_b~2-5yr）来研究Sgr A^*的方案，其代表了来自估计的更为实际的情况。作者发展了一个从双脉冲星的计时可观测量中直接定出Sgr A^*自转的方法，且此方法可以直接推广到结合更多脉冲星的情况。在大量的数据仿真模拟下，作者发现结合第二个脉冲星会在某些情况下将自转的测量结果提升2~3个数量级，可以与测量非常紧致轨道上的单脉冲星结果相比拟。

Measuring the Spin of the Galactic Center Supermassive Black Hole with Two Pulsars

Zexin Hu, Lijing Shao

Phys. Rev. Lett. 133, 231402 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.231402

本文展示了在标准模型有效场论(SMEFT)框架下对e⁺e⁻→ZH进行完整的次领头阶(NLO)计算的结果，包括六维算符的所有贡献。在NLO，对规范相互作用的CP破坏参数、希格斯玻色子自耦合的修改、顶夸克汤川耦合的修改以及涉及电子和顶夸克的四费米子算子等都有新的依赖关系。作者表明，仅包括重整化群标度产生的对数可能会产生误导性的结果，此外，作者明确地证明了结合不同能标测量的约束能力。

Impact of Next-to-Leading-Order Weak Standard-Model-Effective-Field-Theory Corrections in e⁺e⁻ →ZH

Konstantin Asteriadis, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 231801 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.231801

近年来，能量关联已成为探索粒子对撞机强相互作用的场论结构的有力工具。在本文中，作者开始了一项新的研究，即在探测器之间的角度很小的极限下，对投影的N点能量关联进行非微扰功率校正。以光线算符乘积展开为指导原理，作者推导出了描述夸克和胶子碎裂的两个非微扰量的功率校正。与它们的微扰领头功率对应物类似，作者表明功率校正服从经典的标度行为，这在量子水平上是违反的。这导致了对微扰理论中可计算的问题硬尺度Q的依赖。作者对轻子和强子对撞机的分析预测已成功通过蒙特卡洛模拟进行了测试，这标志着在理解这些可观测值方面迈出了重要一步。

Scaling Violation in Power Corrections to Energy Correlators from the Light-Ray Operator Product Expansion

Hao Chen, Pier Francesco Monni, Zhen Xu, and Hua Xing Zhu

Phys. Rev. Lett. 133, 231901 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.231901

能量关联为研究QCD中的碎裂动力学提供了强大的可观测性。作者证明，投影N点能量关联的主要非微扰修正由任何N的相同通用参数描述，该参数已经从其他事件形状拟合中确定。包括renormalon-free的非微扰校正大大提高了能量关联的理论预测，特别是以小角度过渡到封闭区域。非微扰修正被证明对α_s的提取有显著影响。

Nonperturbative Effects in Energy Correlators: From Characterizing Confinement Transition to Improving α_s Extraction

Kyle Lee et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 231902 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.231902

We calculate the two-loop heavy quarkonium Hamiltonian within potential-nonrelativistic-QCD effective field theory in the nonannihilation channel. This calculation represents the first nontrivial step toward determining the N4LO Hamiltonian in the weak coupling regime. The large amount of computation is systematically handled by employing the β expansion, differential equations for master integrals, and adopting a single-step matching procedure, in contrast to the conventional two-step approach.

Rewording Theoretical Predictions at Colliders with Vacuum Amplitudes

Go Mishima, Yukinari Sumino, and Hiromasa Takaura

Phys. Rev. Lett. 133, 231903 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.231903

Agnihotri等人首次对⁴⁴Ti、⁵⁷Co和¹³⁹Ce这些与寻找（奇特）暗物质粒子相关的原子核中的未知稀有电子俘获（EC）衰变分支进行了理论估计。他们利用建立在可靠哈密顿量基础上的原子核壳模型和先进的β衰变理论开展核结构计算。在缺乏对这些稀有分支的实验测量的情况下，他们的计算对于暗物质粒子，如轴子暗物质、无极子暗物质以及核跃迁中暗光子的地面探测至关重要。他们对二阶禁戒唯一型和非唯一型的EC跃迁速率进行了预测，这些跃迁可用于模拟专门用于观测相应核电磁跃迁缺失的地下实验中的暗物质粒子探测。

Constraints for Rare Electron-Capture Decays Mimicking Detection of Dark-Matter Particles in Nuclear Transitions

Aagrah Agnihotri et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 232501 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.232501

[Featured in Physics] [编辑推荐]原子核散射数据表明，可能观测到了一种先前曾被预测但从未被观测到的原子核振动。

偶极环形模式在物理学的许多领域中都有出现。在原子核中，人们50多年前就对这种模式进行了预测，但至今仍缺乏明确的实验证据。通过结合光子、电子和质子的高分辨率非弹性散射实验，Neumann-Cosel等人首次在原子核⁵⁸Ni中发现了候选的偶极环形激发，并证明了横向电子散射形状因子是验证其特性的一个重要的实验可观测量。

Candidate Toroidal Electric Dipole Mode in the Spherical Nucleus ⁵⁸Ni

P. von Neumann-Cosel et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 232502 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.232502

[编辑推荐]对完全电离的²⁰⁵Tl离子束缚态β衰变半衰期的测量结果表明，太阳中微子的俘获截面比先前预期的要低。

稳定的²⁰⁵Tl离子具有已知最低的电子中微子（ν_e）俘获能量阈值，其值为E_νe  ≥ 50.6 keV。20世纪80年代提出的Lorandite实验（LOREX），旨在通过含Tl的天然红铊矿，来获得长时间的太阳中微子平均通量。为了确定电子中微子的俘获截面，需要知道²⁰⁵Tl基态和²⁰⁵Pb中2.3 keV的第一激发态之间的弱跃迁的强度。实验上研究该跃迁的唯一方法是测量完全电离的²⁰⁵Tl⁸¹⁺离子的束缚态β衰变（β_b）。经过30年的精心准备，Sidhu等人利用位于Darmstadt重离子研究中心（GSI）的实验储存环（ESR），测量了²⁰⁵Tl⁸¹⁺离子束缚态β衰变的半衰期，结果为291⁺³³_-27天。测量得到的半衰期与理论估计相比更长，这降低了Lorandite实验中的预期信噪比，从而对其可行性提出挑战。

Bound-State Beta Decay of ²⁰⁵Tl⁸¹⁺ Ions and the LOREX Project

R. S. Sidhu et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 232701 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.232701

通过对数千个单分子结的电导测量，作者报告了通过激光照射操纵相邻芳香族分子之间的𝜋-𝜋耦合。作者发现，这种光学操纵源于纳米间隙内部产生的光学等离子梯度力，其中间隙天线电极就像光镊一样将相邻分子推近。这些发现提供了一种非破坏性的方法来调节分子的相互作用，加深了人们对𝜋-𝜋相互作用机理的理解，并为操纵极小物体乃至单分子尺度的相对位置开辟了道路。

Manipulating 𝜋–𝜋 Interactions between Single Molecules by Using Antenna Electrodes as Optical Tweezers

Xiaona Xu, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 233001 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.233001

原子-离子混合系统是对某些量子材料中的极化子物理进行量子模拟的理想平台。在这里，作者利用量子蒙特卡洛技术研究了在零温下的离子费米极化子（极化费米浴中的带电杂质）。作者计算了能谱、残数、有效质量和结构特性。由于离子周围存在较大的密度非均匀性，在强耦合区域中与场论预测有显著偏差。作者观察到一种平滑的极化子-分子转变，这与中性情况形成鲜明对比。这项研究为研究固态系统（如薄半导体中的费米激子极化子）和基于原子-离子平台的量子技术提供了启示。

Fermi Polaron in Atom-Ion Hybrid Systems

Renato Pessoa, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 233002 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.233002

作者研究了多能级原子阵列在亚波长间距下通过偶极相互作用的受驱耗散动力学。与弱激发区域中的二能级原子不同，多能级原子可以产生强纠缠。这种纠缠表现为基态流形中自旋波的增长，并且在关闭驱动后仍然存在。作者提出在 ⁸⁸Sr 中 2.9 μm 之间的 ³P₂↔³D₃ 跃迁，并结合 389 纳米的捕获光作为一个平台，来检验他们的预测并通过光 - 物质相互作用探索多体物理学。

Entanglement Generation in Weakly Driven Arrays of Multilevel Atoms via Dipolar Interactions

Sanaa Agarwal, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 233003 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.233003

作者让正电子束穿过气室产生电子偶素，再测量2³S₁态的电子偶素原子的具有态选择性的布居减少以确定慢正电子束的自旋极化。作者的方法利用圆偏振微波辐射来驱动2³S₁→2³P₁跃迁（在此跃迁中，要么Δm_ᴊ = +1，要么Δm_ᴊ = -1），并基于这样一个事实：这两种情况之间的非对称性能够得出潜在的正电子束极化情况。利用这一技术，作者表明，通过增加慢化剂厚度，可以将来自固体氖慢化剂的正电子束的极化从 30% 增加到 90%，同时束流强度会相应减少 60%。

Measurement of the Spin Polarization of a Slow Positron Beam Using Circularly Polarized Microwave Radiation

D. M. Newson and D. B. Cassidy

Phys. Rev. Lett. 133, 233004 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.233004

作者对 |6𝑆_1/2,𝐹=3⟩→|𝑛𝑆_1/2(𝑛=23-90)⟩ 和 |𝑛𝐷_3/2,5/2(𝑛=21-90)⟩ 的铯里德伯跃迁进行了绝对频率测量，精度小于 72 kHz。测得的里德伯系量子缺陷参数是迄今为止获得的最精确参数。量子缺陷系终止于 𝛿₄，这表明此前那些需要更高阶量子缺陷的拟合反映出了观测中的不确定性。测量量子缺陷的精度使得从高主量子数推断出的里德伯电偶极跃迁和精细结构区间的计算可以与在低里德伯主量子数下进行的复杂多体相对论计算相媲美。作者定量预测了铯内层电子的原子实极化和贯穿对量子缺陷参数的贡献。报道了一个新的电离能数值，与在𝑛𝑆_1/2 和𝑛𝐷_3/2,5/2 里德伯系中保持一致，为 31 406.467 751 48(14) cm^-1。

Ultraprecise Determination of Cs(𝑛𝑆_1/2) and Cs(𝑛𝐷_𝐽) Quantum Defects for Sensing and Computing: Evaluation of Core Contributions

Pinrui Shen, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 233005 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.233005

电子相干性是理解和控制光诱导分子转变的关键。作者发现了电子-核关联的一个关键量子力学特征--投影核量子动量，这对于捕捉正确的相干行为至关重要。在模拟方面，作者表明，与传统的基于轨迹的方案不同，基于精确因子分解的方法近似于这些相关项，并能在一系列情况下正确捕捉电子相干性，包括其空间依赖性，这是影响后续电子动力学的一个重要方面，可在更多实验中得以实现。

Electronic Coherences in Molecules: The Projected Nuclear Quantum Momentum as a Hidden Agent

Evaristo Villaseco Arribas and Neepa T. Maitra

Phys. Rev. Lett. 133, 233201 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.233201

本研究引入一种新方法，利用碱土金属的内部结构来研究冷原子的光厚系综中的原位光传输。作者演示了一种在大原子云中心产生光激发的方法，观察到它通过多次散射事件的传播。在云尺寸显著大于输运平均自由程的条件下，确定了扩散区域。作者测量了关键参数，包括扩散系数、输运速度和输运时间，发现与扩散模型很好地一致。作者还证明可以控制在系统内发射的光子的频率。这种方法能够对原子系综中的光扩散进行直接的时间和空间分辨观测，为探索新的扩散区域提供了一条有前景的途径。

In situ Measurements of Light Diffusion in an Optically Dense Atomic Ensemble

Antoine Glicenstein, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 233401 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.233401

作者预测，被限制在多层几何结构内的超冷玻色偶极气体可能会经历自组装过程，从而导致链状气体和固体的形成。这些偶极链在低密度下出现，其中偶极子在不同层间对齐，类似于在液晶中观察到的相，例如向列相和近晶相。作者假定来自不同层的偶极子形成链，且没有面内长程序，从而引入一种新设计的用于描述链状气体的尝试波函数，使用量子蒙特卡洛方法计算相图。作者发现了气体、固体和链状相，以及这些状态之间的量子相变。具体而言，作者预测随着层间距离减小，存在从气态到自有序相的量子相变。值得注意的是，在自组织相中，粒子间的平均距离可以显著超过相互作用势的特征长度，产生密度比传统量子固体低几个数量级的固体和链状气体。

Self-Assembled Chains and Solids of Dipolar Atoms in a Multilayer

G. Guijarro, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 233402 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.233402

作者探究了在外部驱动力和空间无序的共同影响下，处于凝聚转变附近的相互作用玻色气体中普适动力学标度的出现。随着时间推移，作者发现玻色气体跨越了三个不同的动力学区域：（i）相互作用主导驱动的逆湍流级联，（ii）逆级联与驱动相互制衡的稳态区域，以及（iii）由驱动和无序主导的能量空间中的亚扩散级联，这一现象最近在实验中被观测到。作者表明所有这三个动力学区域都可以用自相似标度定律来描述。

From Inverse-Cascade to Subdiffusive Dynamic Scaling in Driven Disordered Bose Fluids

Elisabeth Gliott, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 233403 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.233403

量子纠缠--强于任何经典模拟的粒子之间的关联--是量子力学基础研究和量子网络等实际应用的基础。传统上，纠缠是通过局域相互作用或纠缠交换实现的，即通过先前建立的纠缠和贝尔态测量产生远距离纠缠。然而，对于在没有传统局域相互作用的情况下产生量子纠缠的精确要求，探索仍然较少。在这里，作者证明了利用光子对起源的不可分辨性即可在独立粒子间产生纠缠，无需直接相互作用，事先建立的纠缠，或开展贝尔态测量。作者的演示挑战了长期以来的观点，即事先产生和测量纠缠是在没有共同过往的独立粒子之间产生纠缠的必要前提。除了其基础意义之外，作者还展示了这项技术可以通过降低光子源的复杂性和减少冗余光子数来降低量子网络的资源需求。

Entangling Independent Particles by Path Identity

Kai Wang, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 233601 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.233601

从量子力学的基础测试到增强计算和通信协议，利用高维光纠缠态是推进量子信息技术的前沿领域。在这种情况下，空间自由度特别适合于芯片集成。传统的演示是利用离散光学元件依次产生和操纵路径纠缠态，而连续耦合非线性波导系统则提供了一种前景广阔的替代方案，光子可以沿着整个传播长度产生和干涉，从而在更小的空间范围内实现新的功能。在这里，作者利用这一概念，并基于半导体非线性波导阵列中的参变下转换，实现了一种紧凑且可重构的路径纠缠光子对源。作者使用双泵组态来设计输出量子态，并利用每个泵浦波导中产生的双光子态之间的量子干涉效应，实现各种类型的空间关联。该演示在室温和电信波长下进行，展示了连续耦合系统作为离散多组件量子电路替代品的潜力，可充分利用光子的高维空间自由度。

Tunable Generation of Spatial Entanglement in Nonlinear Waveguide Arrays

A. Raymond, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 233602 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.233602

光学束缚指被激光场照射的两个或更多物体之间由光诱导的相互作用。这种相互作用在强度、符号以及互易性方面的高度可调谐性，使其在控制纳米尺度机械运动方面极具吸引力。在此，作者探讨了光学束缚的量子理论，并确定了这种相互作用在量子领域中的独特特征。作者表明，在不久的将来，利用悬浮纳米粒子进行实验能够观测到这些特征。此外，作者证明在自由空间中由远场光学束缚诱导纠缠是不可能的，并确定了规避这一不可行定理的策略。

Quantum Optical Binding of Nanoscale Particles

Henning Rudolph, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 233603 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.233603

冷原子气体和光学腔组成的混合量子系统能够呈现许多奇异的现象，包括相变和多稳态。在这篇论文中，作者研究了光子在两个Dicke腔之间跳跃的影响，并展示了稳态和动态过程中的丰富量子相。作者从一个一般的二聚体系统开始，该系统中的两个腔体不一定相同，分析性地获得了所有可能的稳态相，并通过数值计算确认了它们的存在。然后，作者集中讨论两个腔体相同的特殊情况，此时获得了所有相的精确解。作者的结果表明，光子跳跃是操控量子相和诱导该系统多稳态行为的便捷而强大的工具。

Phase Transition and Multistability in Dicke Dimer

Yilun Xu, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 233604 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.233604

利用压缩光改进色散量子比特读出一直是一个长期目标。然而，注入外部压缩（IES）并不能使信噪比（SNR）得到具有实际意义的显著提升，同时，使用腔内压缩（ICS）而带来的信噪比提升甚至可以忽略不计。在此，作者反直觉地证明了将注入外部压缩和腔内压缩结合使用，能够在任意测量时间内使信噪比实现指数级提升，这通常相当于把测量误差降低好几个数量级。更值得注意的是，作者发现在短时间测量中，信噪比甚至会随着压缩参量翻倍而呈指数级提升。因此，作者预测能够实现快速且高保真的读出。这项工作为探索利用压缩光进行色散量子比特读出开辟了一条很有前景的道路，在量子纠错和容错量子计算方面有着直接的应用。

Exponentially Improved Dispersive Qubit Readout with Squeezed Light

Wei Qin, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 233605 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.233605

利用赝磁场，也称作人工规范场，产生朗道能级的能力，为探索基础物理学以及开发基于拓扑保护的新应用开辟了新途径。在这篇文章中，作者在光子晶体平台上同时实现了赝磁场和赝电场，并观测到了朗道零模的虹霓效应。赝磁场以类似于电子的量子霍尔效应的方式诱导出一系列离散的光子朗道能级，而赝电场在较宽的范围内打破了朗道能级平带的简并性。这样一来，不同频率的朗道模能够分散到不同的空间位置，这使得我们将这种现象称为 “朗道虹霓”。由赝磁场和赝电场共同作用所诱导的朗道虹霓具有鲁棒性、宽带特性以及可扩展性等特点，可能会在诸如慢光效应、多频分频器以及光学信息复用等领域得到应用。

Landau Rainbow Induced by Artificial Gauge Fields

Wen Zhao, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 233801 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.233801

利用手性光力有助于在对映选择性分类及传感等诸多领域开展大量应用。迄今为止，由于实验演示采用的是普通光波（例如高斯光束和衰逝波），这些演示仅展示了光力相对于手性（光或粒子的）的反转情况，要证实这些力的整体复杂理论仍存在重大挑战。在此，作者阐明了结合多种光力在复杂的自旋旋度场中产生复杂手性光力时协同的重要性。人们发现不同光特性（横向自旋、Belinfante自旋动量和能量涡旋）之间的相互作用会引发反常现象。例如，这种引人入胜的合力不仅会随粒子手性改变其符号，而且还与粒子尺寸以及光的螺旋性密切相关。对准非手性力和由手性决定的力进行的实验测量表明，作者的研究可作为检验手性粒子上整体光力定理的范例，此前的报告无法做到这一点而仅能证实某一特定类型的手性光力。作者的研究在手性传感、分类、自旋电子学、元材料等领域有着广泛的应用。

Observation of Intricate Chiral Optical Force in a Spin-Curl Light Field

Chengxing Lai, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 233802 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.233802

手性物质在自然界中大量存在，虽然除了手性之外，对映异构体的物理特性几乎完全相同，但它们的化学特性和生物功能却大相径庭。这凸显了手性物质分类的重要性。在这篇文章中，作者证明了通过调整输入偏振态，可以在紧密聚焦的高斯光束中逆向产生手性分类光力对。作者提供了构建入射光偏振态的详细方法，以创建产生手性分类光力对所需的手性光场。这些力对能够在同一平衡平面内的不同预定位置精确捕获两种相反的对映异构体，从而实现它们的同时识别与分离。值得注意的是，捕获位置和分离距离可通过改变入射偏振参量自由调整。

Construction of Chirality-Sorting Optical Force Pairs

Zhongsheng Man, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 233803 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.233803

作者表明，带有向错的非厄米晶格能够承载由现场增益和损耗所诱导的拓扑向错态。这些向错态本质上是非厄米的，因为在零增益或零损耗的极限情况下它们并不存在。作者利用双正交积计算的非厄米威尔逊回路确认，它们源于非厄米晶格中的电荷分数化现象。该模型适合在现有的实验平台上实现，如光子或极化激元共振腔阵列。拓扑向错态的出现可表现为发射强度和频率的突然转变，并伴有增益或损耗的变化。

Topological Disclination States and Charge Fractionalization in a Non-Hermitian Lattice

Rimi Banerjee, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 233804 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.233804

光子模拟器因其丰富的可操控自由度，越来越多地被用于研究物理系统。光子芯片的出现为制造紧凑且可配置的模拟器开辟了一条很有前景的道路。铌酸锂薄膜芯片因具有较高的电光系数，能够在频率域内构建晶格，特别适合用于该目的。在此，作者制作并周期性地调制片上的共振器以观测能带结构。所采用的调制速率低于共振器的线宽，这使得在一个共振峰内包含多个晶格点。这缓解了应用和检测多谐波信号（在片上通常为超高频）的难度，并使我们能够模拟具有任意范围耦合的结构。例如，作者展示了沿纳米管多个方向的模拟，其中所需频率降低了3个数量级以上（在作者的示例中，可将高达近100GHz的频率降低至约10MHz）。作者的实验涵盖了配备规范势的各种模型，展示出一种有效且技术上可行的方案，这或许会助力片上光子模拟器的发展，对现有技术形成补充。

On-Chip Photonic Simulating Band Structures towards Arbitrary-Range Coupled Frequency Lattices

Zhao-An Wang, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 233805 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.233805

莱顿弗罗斯特水洼表现出不稳定的气泡破裂，释放出液体下被困的蒸汽，变得无定形且不稳定。我们报告了一种稳定和设计莱顿弗罗斯特水洼的方法。当在液体上放置一个带有适当设计的薄亲水层时，水洼会因粘附力而采用层的形状并变得稳定。我们展示了各种水洼设计以及避免蒸汽积聚所需的层尺寸，以及润湿和浮力条件。有了这层，水洼的蒸发率显著增加，并且可以通过改变层的尺寸来调节。最后，我们展示了这种方法在冷却过程中的一个示例性应用。

（邱仲普）

Designing Leidenfrost Puddles

F. Pacheco-Vázquez, M. Aguilar-González, and L. Victoria-García

Phys. Rev. Lett. 133, 234001 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.234001

能量守恒定律指出，一个带基本电荷e的电子穿过由保持电势差𝑈伏特的电极形成的真空间隙时，获得的最大能量为eU。在许多实验中，已经观测到能量高达3eU的电子。该效应的实验发现距今已有50多年，在高压放电产生X射线的应用中仍是一个有重大争议的话题。Victor P. Pasko等人通过从阴极释放的逃逸电子能量的连续增加来解释这些现象，该逃逸电子能量连续增加来源于前一个逃逸电子轰击阳极产生的韧致辐射光电吸收。

（杨宁）

Photoelectric Feedback Mechanism for Acceleration of Runaway Electrons in Gas Discharges at High Overvoltages

Victor P. Pasko et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 235301 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.235301

Sun Jing-Yu等人展示了一种在低压强、斜磁场下的电容射频放电新谐振模式。实验通过低频源诱导磁化等离子体串联共振（MPSR），观察到了磁化电容射频放电中电流高频谐波的自激。利用等效电路模型，研究发现这些谐波由电子磁回旋和PSR的混合引起。当MPSR发生时，串联谐振器系统的阻抗最小，导致高次谐波的幅值与基频的幅值相当。振幅较大的高频谐波引起电子升温速率强烈振荡，最终提高了总功耗。谐波可通过增加压强来抑制，因为压强增加了碰撞阻尼。

(卢玺)

Enhancement of Harmonic Heating by Magnetized Plasma Series Resonance in Capacitive Radio Frequency Discharges

Sun Jing-Yu et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 235302 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.235302

由于电子的不稳定性和显著的量子涨落，准一维（Q1D）系统本质上不利于超导。半个世纪以来对强而鲁棒的Q1D超导体进行了大量的探索。本文中，作者提出了一种有效的多轨道链方法，利用轨道间自掺杂不仅可以抑制不稳定性，而且可以将费米能级定位在带边缘附近。至关重要的是，引入的多轨道带交叉同时产生了显著的带间配对，抑制了配对涨落。因此，强而鲁棒的Q1D超导成为可能。作者建议在一个现实的材料系统中进一步实现，即链状NaBe。从第一性原理出发，Eliashberg理论预测发现，由于其显著的带间配对和带边效应，NaBe的超导转变温度（T_C）高达17.2 K。施以掺杂或压力，T_C被提升到20 K以上，大大超过了所有已知Q1D超导体的11.5 K记录。这项工作为在多轨道BCS-Eliashberg框架中发现强而鲁棒的Q1D超导体奠定了基础，开辟了新的探索路径。

（郭婷）

Realizing Strong and Robust Quasi-1D Superconductors via Multiorbital Chains: NaBe as an Example

Wen-Han Dong, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.236001

作者利用高分辨率单晶x射线衍射研究kagome超导体CsV₃Sb₅，探索其对压力和温度变化的响应。作者发现，在低温下，通常与电荷密度波相关的电子超晶格的结构调制在p ~ 0.7 GPa左右从熟悉的2×2模式转变为波矢量q=(0,3/8,1/2)的远程有序调制。作者的观察结果与先前输运和核磁共振研究推断的电荷密度波模式的变化一致，为这些转变提供了新的见解。有趣的是，电子超晶格中压力诱导的变化与超导转变温度的两个峰值相关，这暗示电子超晶格中的涨落可能是稳定超导性的关键。然而，作者的发现与第一性原理计算电子结构所预期的最小压力依赖性相反，他们还讨论了基于涉及范霍夫奇点的类似Peierls嵌套机制的主流情景。

（郭婷）

Pressure-Dependent Electronic Superlattice in the Kagome Superconductor CsV₃Sb₅

F. Stier, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236503 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.236503

基于交替磁体，提出了一种新的非常规补偿磁体，该磁体具有复合时间反转平移对称保护的p波自旋极化。为了研究这些非常规磁体的实验发现和应用，作者构建了一个有效的分析模型。有效模型是基于非常规p波磁体的最小紧束缚模型，该模型阐明了与其他具有p波自旋极化带的磁体的关系。作者的分析模型最突出的优点之一是可以采用各种分析方法，同时捕捉p波磁体的基本特征。作者通过计算含有p波磁体的结中的隧穿电导来展示该有效模型，揭示了尽管没有净磁化，但大磁阻，自旋滤波和各向异性体自旋电导率超出线性响应。这些结果表明，非常规p波磁体提供了几种有用的功能，拓宽了自旋电子学器件的材料选择。

（郭婷）

Minimal Models and Transport Properties of Unconventional p-Wave Magnets

Bjørnulf Brekke, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236703 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.236703

晶体学限制定理约束二维向列显示Ising （Z₂）或三态potts （Z₃）临界行为，这两种行为都是由振幅波动主导的。本文使用群论和微观模型来表明，由于突现的准晶体对称性，这样的约束在30°扭曲的六方双层中被规避了。作者发现了一个由Z₆向列序参数的相位起伏所控制的临界相位，它由两个Berezinskii-Kosterlitz-Thouless （BKT）跃迁所限定，只显示准远程向列序。临界相的电子谱表现出热赝隙类行为，其性质取决于反常临界指数。作者还证明了面外磁场通过类似于晶格的霍尔粘弹性响应的机制诱导向列相波动抑制了两个BKT跃迁，从而产生了具有涌现连续对称性的假定的向列量子临界点。最后，作者证明了即使在不扭曲的双层中，当两层之间的向列序参数改变符号时，也会出现一个临界相位，从而建立奇宇称向列态。

（郭恺怡）

Critical Nematic Phase with Pseudogaplike Behavior in Twisted Bilayers

Virginia Gali, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236501 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.236501

[编辑推荐]：通过在极低温度下进行中子衍射实验，确定了石榴石结构中两个相互穿透的hyperkagome网络的自旋排列。

中子衍射实验确定了Yb₃Ga₅O₁₂在T_λ=54 mK以下的反铁磁结构，其磁传播矢量为k=（1/2,1/2,0），这是石榴石结构中不寻常的波矢量。相关的复杂磁结构突出了交换相互作用在由偶极相互作用主导的近各向同性系统中的作用，并发现了与理论上提出的奇异结构的回声。在这个有效自旋-1/2的几何阻挫磁体中，有序矩的减小值可能表明显著的量子涨落。

（郭恺怡）

Uncommon Magnetic Ordering in the Quantum Magnet Yb₃Ga₅O₁₂

S. Raymond, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236701 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.236701

[编辑推荐]：穆斯堡尔自旋旋转测量（μSR）结果显示，在静水压作用下MnSi中磁有序的抑制源于交换相互作用的崩溃，而非量子涨落。

本研究通过实验探讨了强关联电子系统MnSi在零外场螺旋磁相中，磁矩m及交换相互作用J随静水压变化的演化规律。实验结果显示，在大约1.5 GPa的压力条件下，磁有序的抑制现象源自交换相互作用J的失效，而非量子涨落引起的磁矩m减小。此研究为面临强关联效应及Hund耦合作用挑战的第一性原理理论提供了实证参考标准。同时，实验观测与近期报道的大于约1.2 GPa时磁传播波矢量发生重新定向的现象相符。上述结果提示有必要对该压力区间内MnSi的晶体结构进行详尽的调查分析。

（马润宇）

Origin of the Suppression of Magnetic Order in MnSi under Hydrostatic Pressure

P. Dalmas de Réotier, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236502 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.236502

分子三角晶格系统β’-EtMe₃Sb[Pd(dmit)₂]₂被认为是实现量子自旋液体态的潜在材料，不过，由于近期研究结果存在争议，对此观点仍存有争论。在本研究中，作者报告了针对β’-EtMe₃Sb[Pd(dmit)₂]₂进行的电子自旋共振（ESR）和μ子自旋弛豫（μSR）测量结果。实验数据显示了与准一维自旋动力学相关的特征行为；然而，ESR测量中观察到的各向异性性质与已有理论预测不符。通过将密度泛函理论（DFT）计算与考虑系统多轨道特性的有效模型分析相结合，作者成功解释了上述实验结果。起初，β’-EtMe₃Sb[Pd(dmit)₂]₂中表现出的类似量子自旋液体的行为被归因于三角晶格的磁性阻挫。然而，作者的研究表明，这种行为的主要成因实际上是一维自旋液体特性，这主要是由于维度减少效应所致。

（马润宇）

Quasi-One-Dimensional Spin Dynamics in a Molecular Spin Liquid System

Yugo Oshima, Yasuyuki Ishii, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236702 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.236702

通过设计异质结构来结合磁性和超导性创造奇异超导态，是一种非常强大的策略。作者利用一种异质结构平台，将超分子金属配合物（SMCs）与准二维范德华超导体NbSe₂结合。扫描隧道显微镜测量显示，SMC的磁性与NbSe₂的超导性相互作用导致了Yu-Shiba-Rusinov带的出现。通过X射线吸收光谱和X射线磁圆二色性测量，作者揭示了SMC单元之间的反铁磁耦合。这种耦合在磁性基态中导致了非传统的3 × 3重建，并在Yu-Shiba-Rusinov带的空间调制中直接反映出来。这种结合了灵活的分子构建单元、受挫磁性织构和超导性的异质结构，为制造可调量子材料（包括非常规超导体和量子自旋液体）奠定了富有潜力的起点。

（贾子璇）

Emergence of Exotic Spin Texture in Supramolecular Metal Complexes on a 2D Superconductor

Viliam Vaňo, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236203 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.236203

将连续谱中的束缚态（BICs）合并在一起在波的操控方面展现出巨大潜力，因为与孤立的BIC相比，它可以提供超高的品质因子（Q因子）。然而，对于合并的拓扑连续谱束缚态（TBICs）的研究仍然少有探索。作者提出了一种简单的结构，通过一种合成方式构建合并的高阶TBICs，即连续谱中的合并拓扑角态（MTCICs）。具体而言，两个支持体内带拓扑角态的完全相同的拓扑绝缘体通过镜像方式堆叠。单层所继承的本征态在层间耦合变化时发生能谱偏移，而不出现杂化，从而导致MTCICs的出现。在声子晶体中，实验识别并表征了MTCICs。结果显著地证实了MTCICs相较于TBICs和带隙拓扑角态（TCSs）的优越能量约束能力。本文的研究可能加深对拓扑物理和BIC物理的理解，进而激发具有超高Q因子和增强鲁棒性的器件开发。

（贾子璇）

Realization of Merged Topological Corner States in the Continuum in Acoustic Crystals

Jiamin Guo, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236603 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.236603

由于维度的降低，二维过渡金属二硫族化物中的电子-空穴交换作用非常强，这预示着谷叠加激子态会产生线性偏振的光学发射。然而，在偏振解析的光学实验中，通常观察到反映谷极化激子态的强圆偏振现象。作者提出了一种包含光学抽运和内在衰减的非厄米谷激子理论，该理论揭示了一种具有椭圆偏振光发射的异常谷极化激子态。这一新颖态来源于非厄米性引起的宇称-时间（PT）对称性破缺，该对称性破缺阻碍了实验中观察到的谷间激子相干效应。在大的激子总动量下，PT对称性恢复，激子态重新获得谷相干性。有趣的是，这些谷叠加激子态的光学发射中的线性偏振方向并非正交，甚至在特殊点处变得平行。该非厄米理论还预测了谷激子的非零Berry曲率，这预示着一种超越厄米预测的拓扑激子霍尔输运现象。

（贾子璇）

Non-Hermitian Theory of Valley Excitons in Two-Dimensional Semiconductors

Qiutong Wang, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236902 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.236902

[编辑推荐] 在扭曲双层体系中，莫尔结构的工程化似乎导致了平带的出现，这些平带对扭曲角度并不敏感。

与具有伪自旋1/2结构的狄拉克锥材料不同，Lieb和Dice晶格均拥有三重简并的低能激发。在此，作者讨论了涉及这些晶格扭曲双层的莫尔结构，研究表明，由于其二分性结构，这些莫尔结构在费米能级附近表现出可调数量的孤立平带。这些平带即使在存在小的高阶项和破坏手征对称性的层间隧穿时，仍然与高能带保持孤立。在小扭曲角度下，可以生成许多具有显著Berry曲率的孤立平带，这可能为在BCS型配对势下的超流体质量提供几何贡献。值得注意的是，孤立平带的出现对扭曲角度不敏感，因此在实验设置中不需要精确调节扭曲角度。本文的研究为基于扭曲双层Lieb和Dice晶格的探索和设计平带提供了一个前景广阔且高效的新途径。

（范增辉）

Generation of Isolated Flat Bands with Tunable Numbers through Moiré Engineering

Xiaoting Zhou, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.236401

有序介质通常支持具有引人注目的拓扑性质的涡旋结构。在此，作者使用带色链的数学形式主义研究了四面体有序中的非阿贝尔涡旋。由于该方法的普适性，结果适用于所有由四面体有序主导的物理体系，如自旋-2玻色–爱因斯坦凝聚物的循环相和弯曲核向列液晶的四面体相。利用这些涡旋，本文构建了拓扑保护结，即它们无法通过涡旋交叉和重新连接退化为不相交的简单环缺陷，而不破坏相位。所发现的结构是已知实验可实现体系中具有这种拓扑保护结的首个例子。

（范增辉）

Topologically Protected Vortex Knots in an Experimentally Realizable System

Hermanni Rajamäki, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236604 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.236604

非线性光学在基础物理研究和高性能光电器件应用中具有重要作用。体材料中的非线性光学响应源于非中心对称晶体中均匀的光吸收，因此通常被视为所有原子的集体现象。与这一常见预期相反，本文展示了反铁磁体中的非线性光学响应可以在表面附近选择性地积累，表现出趋肤效应。这是因为尽管磁性打破了全局的反演对称性，但在反铁磁体内部深处，局部反演对称性几乎未被破坏。以A型层状反铁磁体为代表，作者预测了空间相关的非线性光学响应，例如体光伏效应和二次谐波生成，主要出现在最顶层和最底层，并在远离表面时迅速衰减。这种现象与反铁磁性密切相关，且存在于由中心对称子晶格组成的广泛反铁磁体中，为这些反铁磁体在器件应用中提供了有希望的前景。该研究揭示了非线性光学响应中一个先前被忽视的特性，并为高性能反铁磁光自旋电子学开辟了新的机遇。

（范增辉）

Skin Effect of Nonlinear Optical Responses in Antiferromagnets

Hang Zhou, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236903 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.236903

氢水合物展现出受压力和温度共同影响的丰富相图，其中所谓的C₂相在2.5吉帕斯卡（GPa）以上显著出现。在这一相态中，氢分子在立方冰状晶格中紧密排列，与周围水分子的相互作用深刻影响其量子旋转动力学。在此，作者通过直接求解在有限温度下C₂晶体场中量子H₂转子所遵循的薛定谔方程（该方程通过密度泛函理论生成），深入探讨了这种复杂的相互作用。作者的计算结果显示，对于l=1的情况，相对于磁量子数的能量分裂巨大，达到了3.2毫电子伏特（meV）。作者利用非弹性中子散射技术，在6.0和3.4 GPa以及低温条件下实验测量了C₂相中H₂的能量级，发现与理论预测结果吻合良好。这些发现强调了氢-水相互作用在决定C₂相中氢分子旋转行为方面的关键作用，并表明与其他氢水合物相比，C₂相中的范德华相互作用有所增强。

（温博阳）

Giant Splitting of the Hydrogen Rotational Eigenenergies in the C₂ Filled Ice

Simone Di Cataldo, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236101 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.236101

非可积的高自旋Kitaev蜂窝模型具有精确的Z₂规范结构，该结构专门用于识别半整数自旋Kitaev模型中的量子自旋液体。然而，它对整数自旋Kitaev模型的约束非常有限，甚至不能排除平庸的带隙绝缘体。整数自旋模型中精确Z₂规范结构（尤其是Z₂磁通量）的物理含义在很大程度上仍未被探索。在本文中，作者通过构造精确的去禁闭费米子Z₂规范电荷，从理论上证明了自旋为S的Yao-Lee模型（一种具有SU(2)自旋旋转对称性的自旋-轨道模型）对于任何自旋（无论是整数自旋还是半整数自旋）都拥有一个拓扑非平庸的量子自旋-轨道液体基态。作者还进一步表明，守恒的Z₂磁通量也能在自旋为1的Yao-Lee模型的非阿贝尔拓扑有序相中展示出有趣的自旋分数化现象。其去禁闭的Z₂涡旋激发在低能子空间中携带分数化的自旋1/2量子数，这也是一种非阿贝尔任意子。作者在整数自旋模型中精确展现自旋分数化的现象在以往的研究中非常罕见，并且在Kitaev蜂窝模型中并不存在。

（温博阳）

Exact Deconfined Gauge Structures in the Higher-Spin Yao-Lee Model: A Quantum Spin-Orbital Liquid with Spin Fractionalization and Non-Abelian Anyons

Zhengzhi Wu, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236504 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.236504

受挫蜂窝状自旋模型能够稳定一种具有非平凡拓扑激发和缺陷的亚广泛简并螺旋自旋液体，然而，其物质形态的实现仍然较为罕见。本文作者报告了该模型在结构无序缺陷的化合物GdZnPO中的实验实现。通过使用单晶样品，作者发现自旋为7/2的稀土Gd³⁺离子形成了一个蜂窝状晶格，其中次近邻反铁磁耦合和最近邻铁磁耦合占据主导地位，同时还伴随着易平面单点各向异性。这一受挫模型在倒空间中K{1/3; 1/3}点周围稳定了一个具有简并轮廓的独特螺旋自旋液体，这与作者在低至30 mK温度下的实验结果相一致，包括观测到了巨大的剩余比热容。作者的研究结果将GdZnPO确立为探索螺旋自旋液体稳定性及其新颖特性（如子晶格上低能拓扑缺陷的出现）的理想平台。

（温博阳）

Spiral Spin Liquid in a Frustrated Honeycomb Antiferromagnet:A Single-Crystal Study of GdZnPO

Zongtang Wan, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236704 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.236704

静摩擦，这种普遍存在的物理现象，在自然过程和工业应用中扮演着至关重要的角色。在受控微操纵和精密制造领域，它的影响尤为显著，静摩擦常常超过动摩擦，导致材料损坏和不可预测的行为。作者报告了首次实验观察到在层状材料的微米级滑动接触中消除静摩擦峰值的现象，这是通过一种涉及选择性蚀刻单晶表面非晶边缘的技术实现的。作者的发现与理论模型和模拟结果一致，这些模型和模拟预测了在两个原子级平整、原始、弱相互作用、非公度固体表面之间静摩擦的缺失。在这种状态下，观察到在略高于室温的温度下（大约40°C），石墨均质结中由热诱导的自发驱动现象，接触区域大小可达100 μm²。这些结果对于深化作者对静态摩擦的理解和控制具有重要意义，为微机械装置和精密机械系统的应用提供了充满希望的机会。

（段青卓）

Toward Zero Static Friction at the Microscale

Tengfei Li, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236202 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.236202

[编辑推荐] 当施加平面磁场时，磁性Weyl半金属EuCd₂Sb₂表现出具有明显三重旋转对称性的异常霍尔电阻。

在过去的一个多世纪中，霍尔效应作为一种在垂直于平面的磁场或磁化下产生的横向效应，一直是磁输运研究和应用的基石。基于贝里曲率的现代理论公式揭示了即使在平面磁场中也能诱导出反常霍尔效应的潜力，但由于其可能的微小幅度和严格的对称性要求，实验验证一直较为困难。作者通过测量低载流子密度的磁性Weyl半金属EuCd₂Sb₂的薄膜，报告了平面异常霍尔效应的观测。反常霍尔电阻展现出明显的三重旋转对称性，随着平面磁场分量的变化而变化，这可以通过由平面场诱导的非共面Weyl点分裂或轨道磁化来理解，模型计算也证实了这一点。作者的发现展示了平面场对控制霍尔效应的重要性，加速了材料发展以及对各种由平面场诱导现象的进一步探索。

（段青卓）

In-Plane Anomalous Hall Effect Associated with Orbital Magnetization: Measurements of Low-Carrier Density Films of a Magnetic Weyl Semimetal

Ayano Nakamura, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236602 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.236602

通过将传统的扫描隧道显微镜（STM）与超短飞秒激光脉冲相结合，可以实现分子和纳米结构中相干电子动力学的阿秒观测。尽管对亚周期区域的实验研究正在进行中，但稳健的强场理论描述仍然难以捉摸。作者设计了一个基于强场近似的模型。该模型在所有区域中都有效，它为STM的标准模型提供了一个令人惊讶的类比。作者表明，阿秒科学的直观三步模型直接来自他们的模型，作者还描述了阿秒STM实验的最佳条件。

（段青卓）

Strong-Field Theory of Attosecond Tunneling Microscopy

Boyang Ma, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236901 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.236901

二维半导体的发展受到了缺乏掺杂方法的限制，通过揭示二维Se/Te结构和电子性质的演化，作者提出了表面等价取代作为二维半导体的有效掺杂机制。由于Se和Te的电负性不同，Se在特定晶格点取代Te引入电偶极子，导致电荷重新分配，降低了功函数，将Te薄膜从p型调整为n型半导体。这与随机硒化物取代的合金薄膜的间隙增大不同，这种掺杂方法使晶格结构和表面粗糙度的变化最小化，有利于结构堆叠。进一步增加硒含量会导致两种类型二维半导体硒多晶体的形成。

(刘然)

Doping Elemental 2D Semiconductor Te through Surface Se Substitutions

Guangyao Miao, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236201 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.236201

超快光激发为操纵量子材料提供了一种新方法。该领域的长期目标之一是实现对拓扑性质的光学控制。然而，它们的电子结构具有无能隙表面态，尚未被直接观察到。使用时间和角分辨光电子能谱，作者可视化了Bi_y(Pb_1−xSn_x)_1−ySe(111)薄膜中能带结构从拓扑绝缘体到平庸绝缘体的光诱导演化。近红外在超快激光激发下，作者观察到了拓扑表面态打开了一个高达0.1 eV的带隙。考虑到与晶格畸变和原子位移相关的拓扑相图，作者证明了由超快光脉冲产生的单轴应变对于观测到的拓扑相变是足够有效和强的。作者的这篇文章强调了通过激光激发对材料进行光学调谐，以控制超快时间尺度上的拓扑特性的潜力。

(刘然)

Direct Observation of a Photoinduced Topological Phase Transition in Bi-Doped (Pb,Sn)Se

Masataka Mogi, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236601 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.236601

利用密度泛函理论（DFT）和实验金刚石砧技术研究了经典钙钛矿铁电PbTiO₃在高压下的铁电性。作者使用二次谐波产生光谱学来检测对称性反转的缺失。与早期的理解和实验相一致，作者发现铁电性在中等压力下消失。然而，DFT计算表明，这种消失是由于区域边界不稳定性的突然出现，而不是像之前认为的那样，由于压力下离心铁电位移的挤压。此外，在高压下，扭曲钙钛矿相相对于具有P2₁/m对称性和8配位Ti的致密中心对称后钙钛矿相是亚稳态，在70 GPa左右变得稳定。

(刘然)

Absence of High-Pressure Ground-State Reentrant Ferroelectricity in PbTiO₃

R. E. Cohen, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 236801 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.236801

伊辛模型的光学模拟器在解决物理学和其他领域的挑战性问题方面表现出了巨大的希望。本文中，作者利用由大量微镜子组成的数字微镜装置，开发了一个用于模拟各种经典统计系统的空间光学模拟器，包括时钟，𝑋𝑌，Potts和海森堡模型。具有统计模型所期望的振幅或相位的自旋，也可以被一块利用了超像素方法的镜子精确地编码。然后，通过以一系列设计的样式调制光场，自旋-自旋相互作用得以保持哈密顿对称的方式实现。作者成功地模拟了具有铁磁或Mattis型随机相互作用的全连接网络上的统计系统，并观察了顺磁相和铁磁相或自旋玻璃相之间相应的相变。作者的研究结果极大地扩展了空间光学模拟器的研究范围及其广泛的应用。

(谭宇涛)

Spatial Optical Simulator for Classical Statistical Models

Song-Tao Yu, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 237101 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.237101

作者研究了具有幂律衰减的远距离相互作用~r^-(2+σ)的范式二维守恒伊辛模型从T=∞淬火到T_C以下的有限温度时相分离动力学的老化特性。观察到二次自关联函数C(t,t_w)~(t/t_w)^-λ/z的幂律衰减的物理老化，显示出自相关指数λ对σ的复杂依赖性。确定了相应的最近邻模型（恢复为σ→∞的极限）的λ值为λ=3.500(26)。在长程区(σ<1), λ值均与λ≈4兼容。在这两者之间，即1≤σ≤2时，可以观察到一个λ的非普适的依赖于σ值的连续交叉。文中出现的Metropolis-蒙特卡罗模拟主要采用了作者的远程交互系统的新算法来实现。

(谢梦祥)

Nonuniversality of Aging during Phase Separation of the Two-Dimensional Long-Range Ising Model

Fabio Müller, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 237102 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.237102

[编辑推荐] 一种以canard级联的自适应耦合为特征的耦合激光器系统具有鲁棒的慢-快切换特性。

在具有全局自适应耦合的动态网络中观察到canard级联（CC）。它是一种慢-快现象，其特征是一组在分立且缓慢演化的准定态之间快速相变的循环序列。本文中，作者使用全局自适应耦合半导体激光器作为说明性示例来揭示CC背后的动力学机制，其中CC由顺序地开和关的激光器来表示。首先，作者表明CC是一种鲁棒的、真正自适应的网络效应，它可以随着网络规模来缩放，并且在没有自适应性时就不会发生。其次，作者揭示了系统相空间中由heteroclinic轨道（快速相变）连接的多个鞍形慢流形（不稳定准定态）。这使作者能够用一种新的heteroclinic  canard轨道来识别CC，该轨道将不同的不稳定准定态组织成一个复杂的慢-快极限环。虽然单个准定态是不稳定的（鞍形），但CC环作为一个整体对参数变化具有吸引性和鲁棒性。

(谭宇涛)

Canard Cascading in Networks with Adaptive Mean-Field Coupling

J. Balzer, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 237401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.237401

[编辑推荐] 发现了Koga-Widom-Indekeu模型在三相流体共存中润湿转变的精确解析解，为预测临界点润湿的近似理论的有效性设定了界限。

最近Parry和Rascón对流体混合物界面双组分平方梯度模型中的润湿性进行了研究，显示了三相本体共存，揭示了一些非常令人惊讶的特征。数值结果表明，密度剖面路径在密度平面上形成三尖瓣形状，具有奇特的几何特性，而对表面张力解析形式的推测意味着非润湿性可能持续到临界终点，这与通常的临界点润湿预期相反。在本快报中，作者精确地求解了该模型，并表明轮廓路径是共形不变的四次代数曲线，在润湿过渡时会改变属。轮廓路径是谐波的，可以用复平面中的解析函数表示，然后将路径共形映射到直线上。利用这一点，作者推导出表面张力的推测形式，并解释三尖瓣的几何特性及其与接触角的诺伊曼三角的关系。精确的解证实了临界点润湿在这个平方梯度模型中不存在。

Wetting, Algebraic Curves, and Conformal Invariance

A. O. Parry and C. Rascón

Phys. Rev. Lett. 133, 238001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.238001

众所周知，两个相距𝐻的半无限电介质之间的长程范德华或热卡西米尔相互作用受到中间电解质的屏蔽。在本快报中，Du等人展示了当强度为𝐸的电场平行于电介质边界施加时，这种相互作用是如何改变的，从而导致具有电流的非平衡稳态。场的存在会引起长程热排斥相互作用，其比例就像没有中间电解质的电介质之间的热卡西米尔相互作用一样，即1/𝐻³。在较小的𝐸下，该效应为𝐸²阶，而在较大的场下，该效应饱和至与𝐸无关的值。作者用大施加场下阳离子和阴离子电荷密度涨落之间的去耦合机制来解释结果。

Correlation Decoupling of Casimir Interaction in an Electrolyte Driven by External Electric Fields

Guangle Du, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 238002 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.238002

内聚力可以显著影响颗粒介质的流动。在本快报中，Gans等人借助内聚力控制的颗粒材料，建议通过实验研究内聚力对筒仓排放的影响。作者使用两种几何形状，一个圆柱形筒仓和一个薄矩形筒仓，底部可调节以控制孔口的大小。与无粘性颗粒材料类似，质量流速主要由出口直径𝐷控制，然而，作者观察到内聚力往往会降低流速。作者表明，这种影响是由内聚长度控制的，基于内聚屈服应力和重力加速度，它充当有效粒径。还发现这种内聚长度可以控制流动的开始。

Discharge Flow of a Cohesive Granular Media from a Silo

Adrien Gans, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 238201 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.238201

Barois等人提出了一种运动机制，该机制使用具有内部机械共振的软被动结构的粘滑过渡。该结构由全局垂直振动谐波驱动，由于其共振失相和粘滑过渡的阈值响应，它可以向前或向后移动。作者建立了一个运动加速度阈值关系，并通过实验进行了验证。作者确定了一个接近共振的非平凡状态，在恒定的激励频率和不断增加的驱动幅度下，速度反转。作者最终表明可以通过组合多个内部共振来实现受控的多模态运动。

Controlled Locomotion of a Minimal Soft Structure by Stick-Slip Nonlinearity

T. Barois, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 238301 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.238301

尽管神经动力学是由离散突触事件触发的，但神经响应通常是在将突触输入表示为高斯噪声的扩散近似内获得的。Goldobin等人推导出一种包含稀疏平衡神经网络的突触散粒噪声的平均场形式。对于低（高）兴奋驱动（抑制反馈），全局振荡通过连续或滞后跃迁出现，作者的方法可以正确预测，但扩散近似则不能。在足够低的入度下，这些全局振荡的性质从漂移驱动变为簇激活。

Discrete Synaptic Events Induce Global Oscillations in Balanced Neural Networks

Denis S. Goldobin, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 238401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.238401