1. 隧道疏散波浪
Tunnelling escape of waves
Authors: David A. B. Miller, Zeyu Kuang, Owen D. Miller
Date: December 3, 2024
Abstract: 本研究调查了各种应用中的波耦合，揭示了隧道效应从限定了耦合良好通道数量的边界球形体积中逃逸的明显开始。研究结果表明，随着通道数量的增加，耦合强度迅速下降，适用于从纳米光子学到成像光学的所有尺寸尺度。该研究为波的传播提供了统一的视角，将小物体中的多极展开与大光学器件中的衍射极限联系起来，表明所有波都可以通过隧道效应逃逸。
Keywords: 耦合通道, 隧道逃逸, 耦合强度, 多极展开, 衍射极限
Link:https://www.nature.com/articles/s41566-024-01578-w
2. 具有前向训练的单芯片光子深度神经网络
Single-chip photonic deep neural network with forward-only training
Authors: Saumil Bandyopadhyay, Alexander Sludds, Stefan Krastanov, Ryan Hamerly, Nicholas Harris, Darius Bunandar, Matthew Streshinsky, Michael Hochberg, Dirk Englund
Date: December 2, 2024
Abstract: 本研究提出了一种可扩展的光子集成电路，它集成了多个相干光处理器单元，用于矩阵代数和非线性激活函数，在处理具有六个神经元和三层的深度神经网络时实现了 410 ps 的延迟。该系统演示了无反向传播的原位训练，在六类元音分类任务中实现了 92.5% 的准确率，与数字计算机性能相当。这项工作支持原位训练的理论建议，显着提高了训练数据吞吐量，并实现了纳秒级延迟的推理，每操作的能量效率为飞焦耳。
Keywords: 深度神经网络, 光加速器, 相干光神经网络, 原位训练, 能量效率
Link:https://www.nature.com/articles/s41566-024-01567-z
3. 太比特级高保真钻石数据存储
Terabit-scale high-fidelity diamond data storage
Authors: Jingyang Zhou, Jia Su, Junyu Guan, Yichen Yang, Wentao Ji, Mengqi Wang, Fazhan Shi, Kangwei Xia, Ya Wang, Jiangfeng Du
Date: November 27, 2024
Abstract: 本研究提出了一种基于荧光空位中心的金刚石存储介质，实现了 14.8 Tbit/cm³ 的高存储密度和 200 fs 的快速写入时间。该介质预计可实现数百万年的免维护寿命，满足了对持久数据存储解决方案的需求。此外，研究通过平面和体积成像展示了高速读出，其保真度超过 99%，完全满足了数字数据存储的实际应用需求。
Keywords: 数据存储, 存储密度, 写入时间, 免维护寿命, 高速读出
Link:https://www.nature.com/articles/s41566-024-01573-1
4. 涡旋光对电子量子霍尔态进行光泵浦
Optical pumping of electronic quantum Hall states with vortex light
Authors: Deric Session, Mahmoud Jalali Mehrabad, Nikil Paithankar, Tobias Grass, Christian J. Eckhardt, Bin Cao, Daniel Gustavo Suárez Forero, Kevin Li, Mohammad S. Alam, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Glenn S. Solomon, Nathan Schine, Jay Sau, Roman Sordan, Mohammad Hafezi
Date: November 26, 2024
Abstract: 本研究提出了一种机制，将轨道角动量从光学涡旋光束转移到电子量子霍尔态，克服了偶极子近似极限。在量子霍尔机制中，环形石墨烯样品中发现了对径向光电流的强大贡献，这种贡献取决于光的涡度。研究结果为光学探测和量子相干性的操控提供了新的见解，对量子相干光电子学的发展具有重要意义。
Keywords: 量子技术, 偶极子近似极限, 轨道角动量, 径向光电流, 量子霍尔机制
Link:https://www.nature.com/articles/s41566-024-01565-1
5. 高重复频率太瓦级阿秒硬 X 射线自由电子激光器
Terawatt-attosecond hard X-ray free-electron laser at high repetition rate
Authors: Jiawei Yan, Weilun Qin, Ye Chen, Winfried Decking, Philipp Dijkstal, Marc Guetg, Ichiro Inoue, Naresh Kujala, Shan Liu, Tianyun Long, Najmeh Mirian, Gianluca Geloni
Date: November 25, 2024
Abstract: 本研究报告了在 9 keV 下产生太瓦级阿秒硬 X 射线自由电子激光的实验结果，显著提高了自由电子激光在高重复频率下的能量输出和时空分辨率。这项技术通过先进的电子束操控和自放大自发辐射，展示了硬 X 射线领域超高亮度和超短时间分辨的潜力，为阿秒物理、超快化学和材料科学提供了新工具。
Keywords: 埃, 阿秒, 太瓦, X 射线, 自由电子激光
Link:https://www.nature.com/articles/s41566-024-01566-0
6. 拓扑轨道角动量提取与涡旋输送的双重保护
Topological orbital angular momentum extraction and twofold protection of vortex transport
Authors: Zhichan Hu, Domenico Bongiovanni, Ziteng Wang, Xiangdong Wang, Daohong Song, Jingjun Xu, Roberto Morandotti, Hrvoje Buljan, Zhigang Chen
Date: November 20, 2024
Abstract: 本研究提出了一种利用拓扑向错限制和引导具有任意高阶电荷的光涡旋的方法，成功实现了保留轨道角动量（OAM）的光涡旋稳健传输。该方案依赖于双重拓扑保护机制：动量空间中的非平凡缠绕源自手性对称性，而实空间中的非平凡缠绕则来自于跨向错结构的OAM模式复杂耦合。研究还揭示了涡旋拓扑电荷与旋转对称性之间的普遍关系，为基于OAM的光子设备，如涡旋导、光纤和激光器等，提供了潜在应用。
Keywords: 涡旋现象, 轨道角动量 (OAM), 拓扑保护, 向错, 涡度协调旋转对称
Link:https://www.nature.com/articles/s41566-024-01564-2
