PRL导读-2024年132卷22期

连续变量非高斯态中的纠缠在许多量子信息任务中具有不可替代的优势。然而，这种态中的信息量呈指数增长，导致其完整表征变得不可能。在本文中，作者发展了一个神经网络方法，它允许人们利用关联模式通过零差探测有效地检测连续变量的纠缠。利用最近定义的星等（stellar hierarchy）来对训练中使用的态进行排序，作者的算法不仅适用于任何类型的高斯态，还适用于实验上可实现的整个种类的非高斯态，包括光子减态。使用相同有限量的数据，作者的方法提供了比基于最大似然分析的通常方法更高的准确度来检测纠缠。此外，为了可视化神经网络的效果，作者在模式上采用了一个维度降低算法。这说明，在神经网络处理后，纠缠态与其他态之间出现了清晰的界限。此外，这些技术使人们能够比较不同的纠缠见证并理解它们的工作原理。作者的发现为实验检测连续变量量子相关性提供了一个新方法，而不必求助于对态进行完整的分析，并确认了神经网络在量子信息处理中的前景。

（张凡）

Correlation-Pattern-Based Continuous Variable Entanglement Detection through Neural Networks

Xiaoting Gao et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 220202 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.220202

We develop a framework for characterizing quantum temporal correlations in a general temporal scenario, in which an initial quantum state is measured, sent through a quantum channel, and finally measured again. This framework does not make any assumptions on the system nor on the measurements, namely, it is device independent. It is versatile enough, however, to allow for the addition of further constraints in a semi-device-independent setting. Our framework serves as a natural tool for quantum certification in a temporal scenario when the quantum devices involved are uncharacterized or partially characterized. It can hence also be used for characterizing quantum temporal correlations when one assumes an additional constraint of no-signalling in time, there are upper bounds on the involved systems’ dimensions, rank constraints—for which we prove genuine quantum separations over local hidden variable models—or further linear constraints. We present a number of applications, including bounding the maximal violation of temporal Bell inequalities, quantifying temporal steerability, and bounding the maximum successful probability in quantum randomness access codes.

Semi-Device-Independently Characterizing Quantum Temporal Correlations

Shin-Liang Chen et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 220201 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.220201

对量子纠缠的深入理解对推动量子技术发展至关重要。纠缠的大小可以通过计算参与其中的自由度数量来量化，从而得到一个被称为施密特数的量。然后，有一个挑战是，确定在部分转置下仍保持为正（PPT）的量子态的纠缠大小，这种态通常被认为是无法提纯的。找到具有高施密特数的PPT态已成为一个数学和计算上的挑战。在这篇文章中，作者介绍了用于计算格点态这类双粒子态的施密特数的高效分析工具。作者的方法改进了已知最佳的高施密特数PPT态的界限。最重要的是，作者构建了一个五维系统中的施密特数为3的PPT态，以及一系列在奇数维度系统中施密特数为 (d+1)/2的态，这代表了局部维度中已知最佳的施密特数标度。此外，这些态具有有趣的几何特性，作者利用这些特性构建了不可分解的纠缠见证。

（张凡）

High Schmidt Number Concentration in Quantum Bound Entangled States

Robin Krebs et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 220203 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.220203

作者引入了局部能级间隔的概念，并在随机矩阵理论的框架内研究其统计特性。在无限维随机矩阵的极限下，作者确定了平均局部间隔及其比率的普遍序列，这些序列能够唯一地识别量子系统的全局对称性及其内部的—混沌或规则—动力学。这些发现为监测单体和多体量子系统提供了一个新的框架，并通过对黎曼ζ函数零点、不规则矩形台球谱和Sachdev-Ye-Kitaev哈密顿量的多体谱的数值实验进行了验证。

（陆龙业）

Statistics of Local Level Spacings in Single- and Many-Body Quantum Chaos

Peng Tian et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 220401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.220401

利用双正交基，作者建立了一个研究非厄米系统中双正交动力学量子相变的综合框架。利用之前被忽略的关联态，作者定义了自动归一化的双正交洛施密特回波。该方法能够处理任意具有复特征值的非厄米系统，并且自然地消除了不使用双正交基的情况下得到的洛施密特率的负值。以非厄米Su-Schrieffer-Heeger模型为例，观察到双正交基中动力学拓扑序参量的1/2变化，这在自正规基中是不存在的。此外，作者发现双正交动力学量子相变的周期性取决于临界动量下的二能级子系统是振荡还是达到稳态。

（胡坤）

Biorthogonal Dynamical Quantum Phase Transitions in Non-Hermitian Systems

Yecheng Jing et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 220402 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.220402

An effective time-dependent Hamiltonian can be implemented by making a quantum system fly through an inhomogeneous potential, realizing, for example, a quantum gate on its internal degrees of freedom. However, flying systems have a spatial spread that will generically entangle the internal and spatial degrees of freedom, leading to decoherence in the internal state dynamics, even in the absence of any external reservoir. We provide formulas valid at all times for the dynamics, fidelity, and change of entropy for ballistic particles with small spatial spreads, quantified by Δx. This non-Markovian decoherence can be significant for ballistic flying qubits (scaling as Δx²) but usually not for flying qubits carried by a moving potential well (scaling as Δx⁶). We also discuss a method to completely counteract this decoherence for a ballistic qubit later measured.

Reservoir-Free Decoherence in Flying Qubits

Nicolò Piccione et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 220403 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.220403

We propose a qubit basis composed of transverse spin helices with kinks. Unlike the usual computational basis, this chiral basis is well-suited for describing quantum states with nontrivial topology. Choosing appropriate parameters the operators of the transverse spin components, σ_n^x and σ_n^y, become diagonal in the chiral basis, which facilitates the study of problems focused on transverse spin components. As an application, we study the temporal decay of the transverse polarization of a spin helix in the XX model that has been measured in recent cold atom experiments. We obtain an explicit universal function describing the relaxation of helices of arbitrary wavelength.

Chiral Basis for Qubits and Spin-Helix Decay

Vladislav Popkov et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 220404 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.220404

Hilbert space fragmentation is an ergodicity-breaking phenomenon, in which the Hamiltonian shatters into exponentially many dynamically disconnected sectors. In many fragmented systems, these sectors can be labeled by statistically localized integrals of motion, which are nonlocal operators. We study the paradigmatic nearest-neighbor pair hopping model exhibiting the so-called strong fragmentation. We show that this model hosts local integrals of motion (LIOMs), which correspond to frozen density modes with long wavelengths. The latter modes become subdiffusive when longer-range pair hoppings are allowed. Finally, we make a connection with a tilted (Stark) chain. Contrary to the dipole-conserving effective models, the tilted chain is shown to support either a Hamiltonian or dipole moment as an LIOM. Numerical results are obtained from a numerical algorithm, in which finding LIOMs is reduced to a data compression problem.

Local Integrals of Motion in Dipole-Conserving Models with Hilbert Space Fragmentation

Patrycja Łydżba et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 220405 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.220405

许多量子算法依赖于复数量子振幅的测量。获取相位信息的标准方法，如Hadamard测试，由于需要全局控制幺正操作，会产生很大的开销。作者介绍了一种基于复分析的量子算法，克服了振幅是时间的连续函数的这个问题。该方法只需要实现实时演化和一个近似于短虚时演化的浅电路。作者证明了该方法在电路深度方面优于Hadamard测试，在与简单的误差抑制策略相结合时，它适用于当前有噪声的量子计算机。

（胡坤）

Phase-Sensitive Quantum Measurement without Controlled Operations

Yilun Yang et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 220601 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.220601

本工作证明采用最近引入的恒定深度解码程序的通用宇称量子计算与在二分图上仅使用yz平面测量的基于测量的量子计算（MBQC）是等价的。作者进一步证明了仅使用yz平面测量的任何幺正MBQC必须出现在二分图上。这些结果产生了许多结果，并为这两个框架开辟了新的研究途径。

（刀流云）

Parity Quantum Computing as yz-Plane Measurement-Based Quantum Computing

Isaac D. Smith et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 220602 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.220602

Quantum entanglement and quantum squeezing are two typical approaches to beat the standard quantum limit (SQL) for the sensitive phase estimations in quantum metrology. Each of them has already been utilized individually and sequentially to improve the sensitivity of electric field sensing with the trapped ion platform. However, the upper bound of the demonstrated sensitivity gain is still limited, i.e., the theoretical 6 dB and experimental 3 dB over the corresponding SQL, for electric field sensing. By simultaneously using the internal (spin)-external (oscillator) state entanglement and the oscillator squeezing to effectively amplify the accumulation phase, we show here that such a theoretical sensitivity gain upper bound can be significantly surpassed. The proposal provides a novel approach to implement the stronger beat of the SQL and even approach the Heisenberg limit, for the sensitive sensings of the desired electric field and also the other metrologies.

Beating the Standard Quantum Limit Electronic Field Sensing by Simultaneously Using Quantum Entanglement and Squeezing

X. N. Feng et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 220801 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.220801

Classical shadow tomography provides a randomized scheme for approximating the quantum state and its properties at reduced computational cost with applications in quantum computing. In this Letter we present an algorithm for realizing fewer measurements in the shadow tomography of many-body systems. Accelerated tomography of the two-body reduced density matrix (2-RDM) is achieved by combining classical shadows with necessary constraints for the 2-RDM to represent an N-body system, known as N-representability conditions. We compute the ground-state energies and 2-RDMs of hydrogen chains and the N2 dissociation curve. The results demonstrate a significant reduction in the number of measurements with important applications to quantum many-body simulations on near-term quantum devices.

Fewer Measurements from Shadow Tomography with N-Representability Conditions

Irma Avdic et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 220802 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.220802

近来几个脉冲星计时阵列团队报告了nHz频率的随机引力波背景（SGWB）。当SGWB从超大质量黑洞合并中产生时，会在100MeV能标附近发生新物理。一种耐人寻味的解释是在100MeV处停止的一阶超冷相变（FOPT），因其可以在电弱或更高能标处联系此nHz信号与新物理。但在本文中，作者清楚地阐明：从超冷相变中产生nHz引力波并非易事，因为有两大关键问题会排除许多已被提出的超冷解释，并且需要检验。例如，作者使用了基于非线性实现的电弱对称性的模型，此对称性已被引为超冷解释的证据。首先，作者证明，FOPT在所要求的相变温度（100MeV附近）不能完成。此种超冷表明一个真空主导的时期阻碍了泡泡的逾渗与相变的完成。此外，作者证明，即使不要求相变完成或者回避这一约束，宇宙也通常会被重加热到所有物理都能驱动FOPT的能标。相变与重加热温度间的差距给计算SGWB的谱造成了困难。

Can Supercooled Phase Transitions Explain the Gravitational Wave Background Observed by Pulsar Timing Arrays?

Peter Athron, Andrew Fowlie and et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 221001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.221001

类轴子早期暗物质（EDE）作为对Λ冷暗物质（ΛCDM）的一种拓展，已被建议为“哈勃疑难”的一个可能解决方案。作者重新考虑了此模型，使用的是新的宇宙微波背景（CMB）温度以及从Planck NPIPE数据释放中构建的极化似然性。在贝叶斯分析中，作者发现EDE对暗能量的最大部分贡献是f_EDE<0.061（没有SH0ES），红移区间为z∈[10³,10⁴]且哈勃常数被约束在66.9<H₀<69.5km s^-1Mpc^-1（二者均在95%C.L.）。由此，数据偏向接近ΛCDM的模型，余下的与SH0ES基于Cepheid的H₀测量结果有3.7σ的不一致性。对此似然性概要的比较表明作者的结论对前体积效应是可靠的。作者的新CMB似然性对主要的EDE成分没有偏向。

Improved Planck Constraints on Axionlike Early Dark Energy as a Resolution of the Hubble Tension

George Efstathiou, Erik Rosenberg, and Vivian Poulin

Phys. Rev. Lett. 132, 221002 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.221002

原初黑洞最被广泛研究的形成机制是小区域中单场暴涨形成的大幅度扰动的坍缩。本文中，作者在有第二慢滚参数突变的模型中，计算了大尺度功率谱的单圈修正。作者发现此模型会产生大量原初黑洞，且在宇宙微波背景辐射所探测的大尺度上有非微扰的耦合。作者的结果表明，小尺度功率谱可被大尺度宇宙学观测所约束。

Constraining Primordial Black Hole Formation from Single-Field Inflation

Jason Kristiano and Jun’ichi Yokoyama

Phys. Rev. Lett. 132, 221003 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.221003

作者表明，若暗物质在暴涨后通过有限关联长度的过程产生，则其质量存在10^-19eV阶的下界。作者依据未探测到自由流抑制这一条件，以及密度扰动的白噪声改善作为观测输入。

A Lower Bound on Dark Matter Mass

Mustafa A. Amin and Mehrdad Mirbabayi

Phys. Rev. Lett. 132, 221004 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.221004

利用散射信息来描述一般轨道的双星系统要求在时间尾效应中认同局域与非局域。作者在本文中报告了在第四后闵氏阶，即O（G⁴）下，一般（无自转）时间局域保守动力学的导出。此结果通过计算偏转角的时间非局域贡献，并在[C. Dlapa et al., Phys. Rev. Lett. 128, 161104 (2022).; C. Dlapa et al., Phys. Rev. Lett. 130, 101401 (2023).]的完全保守值中将之去掉得到。与总结果不同的是，此积分问题包含两个尺度——速度与质量比——且出现多个多项式、完全椭圆以及迭代椭圆积分，尤其是在质量比方面。作者重构了局域径向作用量、质心动量以及哈密顿量，还有精确对数依赖的部分们这些都对一般轨道有效。作者也考虑剩余类椭圆运动的非局域项，到第六后牛顿阶。此结合的哈密顿量与在后牛顿框架下的表述在重合范围内高度一致。文中表示出的结果给出了迄今为止利用散射数据对引力束缚下双星系统最精确的表述，容易应用于波形建模。

Local in Time Conservative Binary Dynamics at Fourth Post-Minkowskian Order

Christoph Dlapa, Gregor Kälin and et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 221401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.221401

受到量子场论（QFT）观念的启发，作者使用一个新的双道、局域、交叉对称色散关系，提出了欧拉-Beta函数和树级弦理论振幅的新表示方法。与标准级数表示不同，新方法除了极点外，在各处都具有解析性外，并对所有道的极点求和，并且包含接触相互作用，这与QFT的精神一致。这使作者能够考虑质量级别的截断，从而保留原始振幅的所有特征。通过针对广义欧拉-Beta函数进行这样的展开并要求QFT般的特征，作者单独挑出了开放超弦振幅。作者展示了从弦振幅变形的难点，并表明在存在级别截断的情况下，这类变形可能具有潜在的兴趣点。作者的考虑还引出了新的QFT启发的Zeta函数和π的参数化表示，这些表示有着快速的收敛性。

Field Theory Expansions of String Theory Amplitudes

Arnab Priya Saha and Aninda Sinha

Phys. Rev. Lett. 132, 221601 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.221601

 本文证明了存在一个斯特罗明格无限维软引力子对称性的 w_1+∞代数的简单变形版本，作者推测这种变形会出现在具有非零宇宙常数的时空中。变形后的代数包含生成 dS₄或 AdS₄的   SO(1,4  或  SO(2,3)  对称群的子代数，这取决于宇宙常数的符号。作者还讨论了变形的 w_1+∞代数下软规范对称电流的变换性质。

w_1+∞ Algebra with a Cosmological Constant and the Celestial Sphere

Tomasz R. Taylor and Bin Zhu

Phys. Rev. Lett. 132, 221602 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.221602

在探索具有八个超电荷的超对称理论时，希格斯分支为强耦合动力学提供了一个有趣的窗口。磁Quiver是理解这些分支的重要工具。在此，作者介绍了用于单位磁Quiver的衰变和裂变算法。该算法通过凸线性代数高效地推导出完整的相图（哈斯图）。它允许磁Quiver进行衰变或裂变，反映理论中的希格斯分支RG流。重要的是，该算法生成了RG固定点的磁Quiver，并简化了对横切几何的理解，无需列出最小跃迁列表。相比之下，该算法暗示存在一种新的最小跃迁，其几何和物理性质需要进一步探索。

Decay and Fission of Magnetic Quivers

Antoine Bourget, Marcus Sperling, and Zhenghao Zhong

Phys. Rev. Lett. 132, 221603 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.221603

Higgsinos with masses near the electroweak scale can solve the hierarchy problem and provide a dark matter candidate, while detecting them at the LHC remains challenging if their mass splitting is 𝒪(1  GeV). This Letter presents a novel search for nearly mass-degenerate Higgsinos in events with an energetic jet, missing transverse momentum, and a low-momentum track with a significant transverse impact parameter using 140  fb⁻¹ of proton-proton collision data at √𝑠=13  TeV collected by the ATLAS experiment. For the first time since LEP, a range of mass splittings between the lightest charged and neutral Higgsinos from 0.3 to 0.9 GeV is excluded at 95% confidence level, with a maximum reach of approximately 170 GeV in the Higgsino mass.

Search for Nearly Mass-Degenerate Higgsinos Using Low-Momentum Mildly Displaced Tracks in 𝑝𝑝 Collisions at √𝑠=13  TeV with the ATLAS Detector

G. Aad et al. (ATLAS Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 132, 221801 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.221801

为了增强高能对撞机实验的科学发现能力，作者提出并实现了喷注源识别的概念，将喷注分类为五种夸克(  ,  ,  ,  ,  )、五种反夸克(  ,  ,  ,  ,  )和胶子。利用最先进的算法和在240 GeV质心能量下电子-正电子希格斯工厂中模拟的  事件，喷注源识别同时实现了底夸克、粲夸克和奇夸克的喷注味标记效率在67%到92%之间，各夸克种类的喷注电荷翻转率在7%到24%之间。作者将喷注源识别应用于圆形电子正电子对撞机标称亮度下的希格斯稀有和奇特衰变测量，得出在95%置信水平下  以及  分支比的上限为2×10⁻⁴至1×10⁻³。导出的  衰变的上限约为标准模型预测的3倍。

Jet-Origin Identification and Its Application at an Electron-Positron Higgs Factory

Hao Liang, Yongfeng Zhu, Yuexin Wang, Yuzhi Che, Manqi Ruan, Chen Zhou, and Huilin Qu

Phys. Rev. Lett. 132, 221802 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.221802

Some gauge theories with a spontaneously broken 𝑈 ( 1 ) symmetry exhibit fractional Aharonov-Bohm (AB) phases around vortices in the Higgs regime. We discuss continuity between confining and Higgs regimes in such gauge theories with fundamental matter fields, focusing on the AB phases. By explicit calculations in relevant lattice models, we demonstrate that the AB phase is smoothly connected between the confining and Higgs regimes, supporting the Higgs-confinement continuity. This result provides new insight into phase structures of gauge theories with superfluidity, such as dense QCD.

Higgs-Confinement Continuity and Matching of Aharonov-Bohm Phases

Yui Hayashi

Phys. Rev. Lett. 132, 221901 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.221901

[编辑推荐] [Featured in Physics] 对比丰中子镉与之前缺中子镉数据的实验测量表明，原子核计算中的一个关键参数依赖于中子与质子的比值。

Jungclaus等人在RIKEN放射性同位素束流工厂利用²³⁸U束流与靶核碰撞发生的裂变过程，布居了半幻数核¹³⁰Cd₈₂中人们已知的、自旋宇称和激发能分别为I^π = 8₁⁺，E_x = 2129 keV的同质异能态。累计数据具有很高的计数统计性，这使得他们可以根据γγ符合信息，确定出I^π = 6₁⁺态的激发能和寿命，分别为E_x = 2001.2 (7) keV和T_1/2 = 57 (3) ns。此外，他们以很高的精度重新测量了8₁⁺的寿命，为T_1/2 = 224 (4) ns。结合¹³⁴Sn可用的数据和大规模壳模型计算，新的实验信息使得他们可以提取出远离稳定线的双幻核¹³²Sn的质子和中子有效电荷。通过与¹⁰⁰Sn类似的实验信息进行比较，他们得到了重核中同位旋标量和同位旋矢量有效电荷同位旋依赖性的首个可靠信息。

Excited-State Half-Lives in ¹³⁰Cd and the Isospin Dependence of Effective Charges

A. Jungclaus et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 222501 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.222501

Pandey等人利用经典统计实时间格点模拟，在存在强非阿贝尔规范场的情况下，计算了夸克的实时间谱函数和动量展宽。他们基于一种新颖的方法提取了相对论夸克的动量展宽，发现由于受来自介质的关联动量冲击，夸克的动量分布随着时间的变化显示出有趣的非微扰特征，并最终过渡到扩散区域。他们在描述粲夸克和底夸克的质量区域内，提取了动量的扩散系数，发现与重夸克极限下的结果存在显著的差异。

Heavy-Quark Momentum Broadening in a Non-Abelian Plasma away from Thermal Equilibrium

Harshit Pandey et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 222301 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.222301

在光核碰撞中，K⁺K^-对可能通过光致产生的 𝜙(1020) 介子衰变或者作为非共振K⁺K^-对直接产生。K⁺K^-光致产生的测量，可以探测𝜙(1020)和带电K介子与光子和原子核靶之间的耦合。K介子与质子的散射需要的能量远高于实验可触及的能量范围。ALICE合作组利用ALICE探测器，在超边缘碰撞中，首次测量了铅离子上K⁺K^-对的相干光致产生，并首次研究了K⁺K^-的直接产生。在低横向动量处，存在显著的K⁺K^-产生，这与铅靶上的相关光致产生一致。在高于𝜙(1020)共振的质量范围1.1 < M_KK < 1.4 GeV/c²内，对于快度为|y_KK| < 0.8，横向动量为p_T,KK < 0.1 GeV/c²，测量得到的相关光致产生截面为dσ/dy = 3.37 ± 0.61 (stat) ± 0.15 (syst) mb。光子-原子核（Pb）系统的每核子质心能量范围为33 < W_γPb,n < 188 GeV，远高于之前重核靶的能量。该截面大于单独的𝜙(1020)光致产生的预期结果。得到质量谱与包含了𝜙(1020)衰变、直接K⁺K^-产生以及两者之间相干贡献的结果相符。他们也给出了直接K⁺K^-产生的振幅和相对相角的置信区间。

Photoproduction of K⁺K^- Pairs in Ultraperipheral Collisions

S. Acharya et al. (ALICE Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 132, 222303 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.222303

Gavassino等人提出了一种通用的组织原理，可用于导出因果和热力学稳定的相对论系统中近平衡动力学的运动方程。他们发现，后者在近平衡处显示出一些新的普适行为，使得人们可以根据它们的自由度、信息量和守恒律将它们分组到普适类当中。普适类揭示了不同理论之间一些惊人的等价性，为相对论系统的近平衡行为提供了新的见解。

Universality Classes of Relativistic Fluid Dynamics: Foundations

L. Gavassino et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 222302 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.222302

作者提出了一种通过定向反封锁条件在Rydberg原子中设计手性相互作用的机制，其中原子只有在其右侧(或左侧)的原子被激发时才能改变其状态。该方案的可扩展性使我们能够探索具有单向特性运动学约束模型的多体动力学。只需调整作用于原子的两个驱动场的强度，作者就能通过疤态、禁闭或局域化观察到非遍历行为。作者讨论了该机制如何在经典噪声的存在下持续存在，以及如何调整相互作用中的手性程度，从而开辟了使用中性原子阵列的定向、强关联量子力学的前沿。

Rydberg Platform for Nonergodic Chiral Quantum Dynamics

Riccardo J. Valencia-Tortora, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 223201 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.223201

[编辑推荐] 偏振门控attoclock技术允许在非顺序光电离事件中观察电子-电子相互作用。

Attoclock为探测强激光场中的超快电子动力学提供了强大的工具。然而，这种技术仍然局限于单电子或顺序双电离电子动力学。本文提出了一种具有偏振门控的几个周期激光脉冲的新型attoclock方案，并演示它在氩的强场双电离中关联电子发射计时的应用。作者的实验测量表明，相关电子发射主要通过两个通道发生，时间差分别为234±22 as和1043±73 as。经典模型计算很好地再现了实验结果，加深了我们对超快电子关联动力学的认识。

Timing Correlated-Electron Emission from Strong Field Atomic Double Ionization with Polarization-Gated Attoclock

YanLan Wang, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 223202 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.223202

受电场和光场约束的原子和离子构成了当前许多量子模拟和计算平台的基础。当激发到高位Rydberg态时，会出现长程偶极相互作用，通过与状态相关的力将电子自由度和振动自由度强耦合。这种电子振动耦合以及随之而来的内部和外部自由度的杂化在多体光谱中表现得非常明显。作者以两个被俘获的Rydberg离子为例进行说明，相对振动和Rydberg态之间的相互作用实现了量子拉比模型。接下来，作者将证明上述杂化现象可以通过射频光谱进行探测，并讨论在有限温度下和较大离子晶体中可观测到的光谱特征。

Spectral Signatures of Vibronic Coupling in Trapped Cold Ionic Rydberg Systems

Joseph W. P. Wilkinson, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 223401 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.223401

对称性破缺相变是我们理解物态的核心。当连续对称性自发破缺时，新的激发就会出现，并与序参量涨落捆绑在一起。在超导体和费米子超流体中，相位和振幅涨落相互独立，产生两个不同的集体分支。然而，因为振幅涨落并不直接与费米子密度耦合，它们很难产生和测量，迄今为止只能间接观察。在这里，作者通过相互作用猝火来激发原子费米气体中具有共振相互作用的振幅振荡。利用布拉格光谱对序参量振幅的敏感性，作者测量了原子云的时间分辨响应，直接揭示了能隙频率两倍处的振幅振荡。振荡响应的幅度显示出强烈的温度依赖性，并且振荡的衰减速度似乎比应用于我们实验装置的与时间相关的BCS理论所预测的要快。

Higgs Oscillations in a Unitary Fermi Superfluid

P. Dyke, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 223402 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.223402

退相干和控制不完善是量子技术面临的关键挑战。常见的保护策略依赖于噪声时间自关联，如果存在其他关联，这种策略并不是最佳的。作者开发并实验证明了一种利用两个噪声源交叉关联的策略。利用交叉关联噪声的相消干扰将相干时间延长了十倍，提高了控制保真度，并且超过高频量子传感的最先进灵敏度，显著扩展了噪声保护策略的适用性。

Protecting Quantum Information via Destructive Interference of Correlated Noise

Alon Salhov, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 223601 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.223601

混合微谐振器为基础研究和应用光子学提供了一个有趣的平台。本文研究了在复空间中具有强耗散、强色散和弱耦合的简并光学回音壁模式之间的等离基元调控的耦合。实验研究了在波导集成的高𝑄微盘中单个等离基元共振到一个腔模式的调控，从中提取了复耦合系数，与理论预测吻合得很好。耗散和色散相互作用均达到10GHz以上的耦合强度，与电解质散射体诱导的耦合强度相比有显著增强。此外，测量了杂化腔模式的远场，揭示辐射通道之间的相干干涉。作者的研究结果为利用等离基元共振调控回音壁模式提供了思路，并为实际的微腔器件提供了基础指导。

Engineering Dispersive-Dissipative Modal Coupling in Hybrid Optical Microresonators

Xiaoxiu Zhu, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 223801 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.223801

[编辑推荐] [Featured in Physics] 实验和数值模拟结果表明，将光子合金中的非磁性成分随机替换为磁性成分，可以诱导光沿其边缘进行无反向散射传播。

作者提出一个非周期拓扑材料的新概念，即光子合金。通过在非周期二维光子晶体结构中混合非磁化棒和磁化棒，作者实现了微波环境下的光子合金。实验结果揭示出，即使在磁化棒浓度非常低的情况下，光子合金也能保持非互易的手性边缘态。这些非周期系统的非平凡拓扑和相关的边缘状态可以通过反射相位的螺旋特征来表征。作者的研究结果表明，在所研究的体系中，在第一个非平凡带隙内表现出拓扑行为的阈值浓度在替代合金的热力学极限下接近于零，而对于在间隙合金，阈值保持非零。在低浓度下，该系统表现出非均匀结构，其特征是在拓扑平凡的光子晶体中间隔很远的非渗流磁畴的孤立区域。令人惊讶的是，尽管时间反演对称性局部破缺而非全局破缺，该系统仍表现出手性边缘态。光子合金代表了一类新型的无序拓扑材料，为探索具有可调间隙的拓扑材料提供了令人兴奋的机会。

Topological Photonic Alloy

Tiantao Qu, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 223802 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.223802

通过对稳定的强驱动旋转湍流进行短暂而突然的能量注入率增加，用作系统中能量传递的探针。注入的过量能量在时间和空间上被局部化，其频谱与稳定湍流的频谱不同。这允许在三个不同的域中测量能量传递率：在实空间中，注入的能量以惯性波的波包形式在湍流场内传播。在频率域中，能量非局部地转移到低的、类地转动模式。在波数空间中，能量向小波数局部级联，其速率与二维（2D）湍流模型一致。然而，令人惊讶的是，能量的反级联是通过在流动中传播的具有小但非零频率的惯性波介导的。我们的观察结果与弱驱动湍流的测量和理论预测不同。然而，它们表明在强驱动旋转湍流中，即使在2D流形附近，惯性波在能量传递中也扮演了重要角色。

（邱仲普）

Direct Measurement of Energy Transfer in Strongly Driven Rotating Turbulence

Omri Shaltiel, Alon Salhov, Omri Gat, and Eran Sharon

Phys. Rev. Lett. 132, 224001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.224001

[Editors’ Suggestion] [Featured in Physics] Experiments and theory explain how charge builds up in a moving water drop and why the effect requires a water-repelling surface.

在自然界和技术中，移动的水滴后面会发生电荷分离。然而，电荷沉积在能量上是不利的，其物理机制一直不明确。本文分析了电双层电荷的一部分如何留在脱湿的表面上。在接触线处，界面上的结合表面电荷和液体中的扩散电荷的化学平衡受到接触角和流体流动的影响。我们在一个解析模型中总结了这一机制，该模型与实验和模拟结果相符。模型正确预测了电荷分离随接触角增大而增加，随速度增加而减小。

（邱仲普）

How Charges Separate when Surfaces Are Dewetted

Aaron D. Ratschow, Lisa S. Bauer, Pravash Bista, Stefan A. L. Weber, Hans-Jürgen Butt, and Steffen Hardt

Phys. Rev. Lett. 132, 224002 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.224002

Ma等人报告了弯曲激光尾场加速器中Betatron X射线条纹化的实验观测。通过向具有横向密度梯度的等离子体中发射激光脉冲，可实现Betatron X射线的条纹化。基于对等离子体密度和密度梯度的控制，研究实现了激光驱动器、电子束和Betatron X射线的同步转向。此外，还观测到了条纹Betatron X射线的能量-角度相关性，并将其用于单发模式(single-shot mode)下的电子加速过程诊断。这项工作还可应用于激光束和粒子传播的先进控制。更重要的是，角向条纹Betatron X射线内在的时空相关性使它成为单发泵浦应用的一个有前途的工具。

（王俊伟）

Single-Shot Diagnosis of Electron Energy Evolution via Streaked Betatron X Rays in a Curved Laser Wakefield Accelerator

Y. Ma et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 225001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.225001

在直流磁控管放电的氖等离子体中观察到高频振荡。在低放电电流下，观察到高度相干的60MHz的涨落。超过明显的电流阈值后，除了60-100MHz范围内的湍流涨落外，还出现了次生的5-10MHz的额外涨落。总放电电流中的振荡表明，系统存在轴向传播的波。这些高频振荡与低混杂理论模型一致。近期的模拟研究表明，湍流驱动的反向级联过程是这些低频模式的形成原因。

（杨宁）

Coherent High-Frequency Axial Oscillations in a Partially Magnetized Direct Current Magnetron Discharge

R. C. Przybocki and M. A. Cappelli

Phys. Rev. Lett. 132, 225301 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.225301

[编辑推荐] 基于电-声子相互作用、二次声子位移的强耦合超导机制为高温超导提供了一条新的途径。

当电-声子耦合在声子坐标系中是二次时，由于声子零点涨落，电子可以配对形成双极化子，这是一种纯粹的量子效应。作者在最小模型中研究了由这种配对机制产生的超导性。并且，在强耦合状态下，临界温度(Tc)仅受耦合强度的轻微抑制，与线性耦合系统的指数抑制形成鲜明对比，从而意味着更高的理想Tc值。本文证明了在钙钛矿等已知材料中可以实现这种类型的大耦合常数，并讨论了利用超晶格实现这种超导性的策略。

（郭恺怡）

Quantum Bipolaron Superconductivity from Quadratic Electron-Phonon Coupling

Zhaoyu Han, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 226001 (2024)

https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.132.226001

当在超薄膜超导体中引入自旋分裂场时，沿该场极化的自旋电流会与只能通过非弹性散射衰减的能量流耦合。作者研究了在这种超导体中自旋和能量的注入情况，其中自旋-轨道杂质散射会产生逆自旋霍尔效应和自旋交换电流。研究表明，自旋分裂场、超导性以及非弹性散射的同时存在，导致普通逆自旋霍尔效应显著增强，并且产生了比普通逆自旋霍尔信号强几个数量级的独特逆自旋霍尔和自旋交换信号。这些信号可以通过调整自旋分裂场的方向完全控制，从而实现远超正常状态下检测距离的长程电荷和自旋积累。虽然增强的逆自旋霍尔信号为提高自旋检测灵敏度提供了重大改进，但独特的自旋交换信号可被用于设计器件，在这些器件中，自旋和电流的方向都能在结构内部被控制和改变。

（马润宇）

Inverse Spin-Hall Effect and Spin Swapping in Spin-Split Superconductors

Lina Johnsen Kamra, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 226002 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.226002

在凝聚态物理学中，异常金属态本质的研究已是一个长达三十多年的难题。本文中，作者报告了在SrTiO₃基底上的二维界面高温超导体FeSe薄膜中，对异常金属态的系统性研究及调控。值得注意的是，在零磁场下，原始FeSe薄膜中的异常金属态持续存在至20 K，这一极高的温度显著超出以往观测结果。相比之下，对于带有孔洞阵列的FeSe薄膜，异常金属态的特征温度大幅降低。作者证明了所观察到的异常金属态源于由欧姆耗散调节的涡旋量子隧穿。作者的工作为理解二维玻色系统中异常金属态的起源与调控提供了一个新的视角。

（郭婷）

High-Temperature Anomalous Metal States in Iron-Based Interface Superconductors

Yanan Li, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 226003 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.226003

几何上等价缺陷的不对称分布问题是材料科学中一个长期存在的难题。本研究中，作者研究了在受应力铝中特定平面内间隙位错环优先成核的现象，这在实验中普遍存在，并试图阐明其根本机制。为此，作者考虑了缺陷几何结构的变化，特别是将三维紧凑的A15团簇转变为二维Frank环。通过使用对象动力学蒙特卡洛模拟和从头算方法，研究表明A15团簇转变过程中的对称性破缺显著影响了位错环的分布，导致材料在受应力时出现了一种优先取向。这一发现不仅要求对现有理论进行批判性修订，而且对处于极端条件下的材料有实际应用价值。

（温博阳）

Preferential Nucleation of Dislocation Loops under Stress Explained by A15 Frank-Kasper Nanophases in Aluminum

T. Jourdan, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 226101 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.226101

线性弹性断裂力学理论预测，裂纹生长速度受Rayleigh波速度的限制。尽管许多实验观察和数值模拟支持这一预测，但一些例外情况引发了对其有效性的质疑，这些差异的根本原因以及动态裂纹精确的极限速度仍然未知。在此，作者证明了拉伸（Ⅰ型）裂纹能够超过Rayleigh波速度，并以超剪切速度传播。作者表明，考虑到大多数材料中固有的几何非线性就足以使此类传播模式成为可能，这些几何非线性改变了裂纹尖端的奇异性，导致不同的裂纹尖端开口位移、粘聚区行为及向裂纹尖端的能量流动。

（刘然）

Transonic and Supershear Crack Propagation Driven by Geometric Nonlinearities

Mohit Pundir, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 226102 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.226102

通过电控制电荷密度波（charge density waves, CDWs）一直备受关注，因为强烈的电子-晶格相互作用有可能开辟出操控其有序性和电子特性的高效新途径。然而，转变机制常不够清晰；因为电场、电流、载流子注入、热效应和应力都有可能在不同长度尺度和时间尺度上各自发挥不同的作用。研究通过观察从准静态到纳秒脉冲熔化过程中的原子及介观结构动力学，提供了关于电刺激如何在室温下使1T-TaS₂中的电荷密度波序融化的方法。利用新开发的带电刺激超快电子显微镜系统，揭示了短至20纳秒电压脉冲期间的有序度和应变动力学。在一系列脉冲幅度和持续时间下，序参量的动力学特征支持了一种即使是高达19千伏每厘米电场下仍由热驱动的机制。此外，时间分辨成像揭示了薄片内的异质观应变响应，包括在足够短的脉冲激发过程中出现的MHz级声学共振，这些共振可能会影响有序性。研究结果表明，金属型电荷密度波相可能比绝缘态对电子开关路径更具鲁棒性，激发了在更高电场和电流条件下对这一系统及其他相关体系进行更深入的研究。

（贾子璇）

Nanosecond Structural Dynamics during Electrical Melting of Charge Density Waves in 1T−TaS₂

Daniel B. Durham, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 226201 (2024)

https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.132.226201

本文证明了在双层石墨烯约瑟夫森结中，安德烈夫束缚态(Andreev Bound States)的模式数可以通过在原位控制超导相干长度来调节。利用双层石墨烯的二次能带色散，作者采用静电门来控制费米速度，从而控制相干长度。当接近双层石墨烯的电荷中性点时，安德烈夫束缚态的隧道光谱显示了从短约瑟夫森结到长约瑟夫森结的交叉。此外，通过分析安德烈夫能谱的不同模式数，作者定量估计了相位依赖性的约瑟夫森电流。本文为通过调控费米速度来研究多模安德烈夫能级提供了一种新方法。

（范增辉）

Controllable Andreev Bound States in Bilayer Graphene Josephson Junctions from Short to Long Junction Limits

Geon-Hyoung Park, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 226301 (2024)

https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.132.226301

1T-过渡金属二硫族化合物(TMDs)已成为探索电荷密度波交织和强关联现象的重要平台。虽然David star结构通常被认为是潜在的电荷序，但最近在几种单层1T-TMD材料上的扫描隧道显微镜实验激发了一种新的替代结构，即阴离子中心的David star结构。在这篇论文中，作者证明了这种新的阴离子中心的David star结构明显地打破了反演对称，导致了具有明显Rashba自旋轨道耦合的平带。这些独特的特性为1T-TMD开启了新的可能和功能，包括大自旋霍尔效应，陈氏能带的出现，以及自发打破晶体旋转对称性的自旋液体。作者的发现为利用这种新颖的非中心对称结构探索单层1T-TMD的新兴量子现象建立了有希望的途径。

（郭恺怡）

Emergent Quantum Phenomena of a Noncentrosymmetric Charge Density Wave in 1T-Transition Metal Dichalcogenides

Cheong-Eung Ahn, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 226401 (2024)

https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.132.226401

在关联电子材料中，自旋或轨道选择性行为为源自它们的自旋电子学或轨道电子学现象及应用提供了丰富的可能性。强烈的局域电子库仑相互作用可能导致轨道选择性莫特态，其特点是某些轨道中的电子被局域化，而其他轨道中的电子保持流动。相比于局域的电子涨落，非局域电子涨落在轨道空间中的纠缠程度要高得多。因此，寻找与非局域相关性相关的轨道选择性现象，如轨道选择性磁性转变，是一个挑战。在这篇工作中，作者探讨了实现轨道选择性奈尔转变（OSNT）的可能性。研究表明，稳定这种状态需要不同轨道间磁性涨落的解耦合，而这只能在没有洪德交换耦合的情况下实现。基于对具有不同带宽的双轨道哈伯德模型的计算，作者展示了所提出的OSNT可以从弱耦合到强耦合整个范围内找到。在弱耦合区域，转变由斯菜特机制主导，因此首先在窄轨道上发生。在强耦合下，OSNT的海森堡机制开始起作用，转变首先发生在宽轨道上。值得注意的是，在相互作用的中间值处，作者发现了一个非平凡的OSNT区域，其中斯菜特机制导致奈尔转变首先在宽轨道上发生。该工作为考虑可能的自旋-轨道电子学应用，在实际材料中寻找轨道选择性奈尔有序提供了策略。

（马润宇）

Can Orbital-Selective Néel Transitions Survive Strong Nonlocal Electronic Correlations?

Evgeny A. Stepanov, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 226501 (2024)

https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.132.226501

现代混合超导-半导体约瑟夫森结阵列是实现模拟量子仿真有前景的平台。它们可控且非正弦的能量-相位关系为实现非平凡相互作用及研究奇异量子相变的出现开辟了道路。作者提出分析一种定义了双链梯形几何结构的混合约瑟夫森结阵列，用于对三临界伊辛相变进行量子仿真。该相变提供了超越伊辛临界性的最小符合模型的典型示例，其激发与二维空间中的斐波那契非阿贝尔任意子及拓扑序密切相关。作者基于玻色化和矩阵乘积态技术研究了这一超导系统及其热力学相。其有效连续描述通过一个三频正弦-戈登量子场论，表明了三临界点的存在，数值模拟也证实了这一图像。作者的结果指出了在实际设备中可采用哪些实验可观测量来探测模型的物理特性和相变。此外，作者的提案为设计二维可扩展约瑟夫森结阵列中奇异拓扑序提供了一个有用的一维构建模块。

（郭婷）

Quantum Simulation of the Tricritical Ising Model in Tunable Josephson Junction Ladders

Lorenzo Maffi, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 226502 (2024)

https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.132.226502

[编辑推荐] 在Ba₄Nb_1−xRu_3+xO₁₂中观察到电荷中性的自旋子具有重费米面，为存在一种表现出异常大的熵和在毫开尔文范围内延续的线性热容的稳健量子自旋液体提供了实验依据。

作者提供了实验依据，表明在4d电子三聚体晶格Ba₄Nb_1−xRu_3+xO₁₂（|x|<0.20）中，由游离、电荷中性的自旋子构成的重费米面是支撑重费米子-奇异金属（不含f电子）和量子自旋液体态的基础。这两种奇异状态都表现出异常大的熵值、在毫开尔文范围内延续的线性热容、低温下的线性热导率以及电荷与自旋的分离。此外，作为绝缘体的自旋液体在热导方面远优于单独观察到的且显著违背维德曼-弗朗茨定律的重费米子-奇异金属态。作者提出，在这个4d系统的核心是一个普适的、重自旋子费米面，它为解释整个系列中观察到的奇异现象提供了一个统一的框架。通过变化铌浓度来控制这些奇异基态，为关联量子物质的研究提供了一个新的范式。

（温博阳）

Transition between Heavy-Fermion-Strange-Metal and Quantum Spin Liquid in a 4d-Electron Trimer Lattice

Hengdi Zhao, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 226503 (2024)

https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.132.226503

作者研究了在具有能隙的短程共振价键（RVB）自旋液体态和量子磁体中的价键固体（VBS）态下，非磁性杂质（即空位无序）中小密度n_v的影响。作者论证了一大类短程RVB液体在小n_v条件下，相较于空位无序，在 Kagome晶格上是稳定的，而相应的状态在三角形、正方形和蜂窝状晶格上，由于出现由空位诱导的局域磁矩，所以在任何非零n_v下都是不稳定的。相比之下，VBS态被认为在任何非零n_v下（与晶格几何无关）通常都是不稳定的，这也是由于这种局域磁矩的不稳定性。作者的论点部分基于对稀释晶格上最大密集的二聚体覆盖的统计力学分析，并且得到了作者在O(N)对称基础上设计的哈密顿量计算结果的完全支持。这些论点还意味着在所有这些晶格上，短程RVB自旋液体态通常对于键稀释是不稳定的。

（刘然）

Magnetic Effects of Nonmagnetic Impurities in Gapped Short-Range Resonating Valence Bond Spin Liquids

Md Zahid Ansari, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 226504 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.226504

可以通过两种方式从散粒噪声中提取任意分数电荷。一种方法是利用单个排放端的电流自相关噪声，另一种则是利用设备两侧两个排放端之间的交叉相关噪声。前一种方法通常会高估电荷值，这种情况可能是由于上游边缘模式的存在所导致。研究中提出了一种无需上游模式即可解释过量自相关噪声的机制。该机制适用于具有多个传播边缘模式的系统，并假设噪声是在一个低但非零的频率下被测量的。

（贾子璇）

Different Fractional Charges from Auto- and Cross-Correlation Noise in Quantum Hall States without Upstream Modes

Navketan Batra, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 226601 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.226601

二维自旋-1/2 kagome Heisenberg反铁磁体被认为具有无磁序的量子自旋液体 (QSL)态，但其基态仍然难以捉摸。一个重要的未解问题涉及到1/9磁化平台是否存在，其中预计会出现包括拓扑态在内的奇异量子态。本文作者报告了最近发现的kagome QSL候选材料YCu₃(OH)_6.5Br_2.5的磁化性能，高达57 T。在50 T以上，作者观察到了Cu²⁺ 离子在饱和磁矩1/3处明显的磁化平台，这表明该材料为kagome Heisenberg反铁磁体提供了一个理想平台。值得注意的是，作者在20 T左右发现了另一个磁化平台，这归因于1/9平台。该平台的温度依赖性揭示了自旋间隙的存在。1/9和1/3平台的观测结果突显了量子自旋系统中新颖状态的出现。

（范增辉）

Emergent Spin-Gapped Magnetization Plateaus in a Spin-1/2 Perfect Kagome Antiferromagnet

S. Suetsugu, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 226701 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.226701

[编辑推荐] [Featured in Physics] 群论与第一性原理计算相结合，用于预测哪些反铁磁材料具有潜在有用的净表面磁化。

反铁磁体通常被认为是由补偿的磁性子格子组成的材料，这一特性增添了它们的技术优势，但同时也使得读取反铁磁状态变得复杂。作者从理论上证明了存在一种Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMI），这种作用由具有面内易磁轴的Cr₂O₃表面的磁性对称性类别决定。DMI解释了先前预测的在铬酸盐名义上补偿表面上出现的面外磁化现象，导致了表面局域化的倾斜亚铁磁性，这与磁输运测量结果以及密度泛函理论预测相符，后者进一步使作者能够量化DMI的强度。对于这些平面，横向电阻的温度依赖性表现出与Cr₂O₃的c平面相比显著不同的行为，作者将其归因于DMI的影响。作者提供了一个框架来分析在反铁磁体中的表面驱动现象，并激励了名义上补偿的铬酸盐表面在反铁磁自旋电子学和磁学中的研究。

（刘然）

Surface-Symmetry-Driven Dzyaloshinskii-Moriya Interaction and Canted Ferrimagnetism in Collinear Magnetoelectric Antiferromagnet Cr₂O₃

Oleksandr V. Pylypovskyi, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 226702 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.226702

本文利用超宽带太赫兹发射光谱学，研究了纳米厚度铜层中超快电子自旋输运的时空动力学。作者对自旋电流脉冲的时间延迟、展宽和衰减进行分析，揭示了脉冲峰值弹道式的传播，接近费米速度，以及包括显著的速度分散在内的扩散特征。与具有频率依赖性的菲克定律(Fick’s law)进行比较，作者确定了距离大于2纳米的扩散主导了输运机制。这些发现为设计未来的宽带自旋电子器件奠定了基础。

（范增辉）

Accessing Ultrafast Spin-Transport Dynamics in Copper Using Broadband Terahertz Spectroscopy

Jiří Jechumtál, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 226703 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.226703

轨道电流和积累为提升纳米器件中的自旋电子学效应提供了一条新途径。在此，作者利用电荷电流与轨道角动量之间的转换效应，展示了一种由Pt/CuOx电极接触的磁性绝缘体组成的纳米器件中，磁振子自旋注入和探测效率的显著增强。此外，作者注意到磁振子自旋注入和探测效率的明显差异，这表明直接和逆轨道Rashba-Edelstein效应效率之间存在差异。

（郭婷）

Efficient Magnon Injection and Detection via the Orbital Rashba-Edelstein Effect

J. A. Mendoza-Rodarte, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 226704 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.226704

在磁体中，Hedgehog自旋结构和反Hedgehog自旋结构表现为新兴的单极子和反单极子，引发了一系列新奇的输运和电磁现象。研究采用三维Kondo晶格模型，对近期在MnSi_1−xGex和SrFeO₃等巡游磁体中发现的磁性Hedgehog格子的集体自旋波激发模式进行了理论研究。研究结果显示在亚太赫兹区域出现的自旋波模式，其主要振幅集中在连接Hedgehog-反Hedgehog对的狄拉克弦上，并且以其平移振动为特征。研究发现这些谱线特征强烈依赖于狄拉克弦的数量和排列方式，因此可以用来识别与单极子-反单极子对湮灭相关的拓扑相变。

（贾子璇）

Theory of Collective Excitations in the Quadruple-Q Magnetic Hedgehog Lattices

Rintaro Eto, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 226705 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.226705

在超导数字电子学中，利用约瑟夫森涡旋作为信息载体受到缺乏可靠位移与定位机制的阻碍。本文中，作者实验性地研究了含有内在相位转移及非互易性的平面Nb结，这些特性由被困的阿布里科索夫涡旋引起。研究证明了单个约瑟夫森涡旋进入此类结点会触发介于亚稳态±π半通量子状态之间的转换。作者展示了如何通过短电流脉冲来控制这两个状态之间的可操纵性，并通过邻近结点实现非破坏性读取。作者的观察为超高速、低能耗的数字约瑟夫森电子学的发展铺平了道路。

（马润宇）

Controllable Manipulation of Semifluxon States in Phase-Shifted Josephson Junctions

Razmik A. Hovhannisyan, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 227001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.227001

近来，相互依赖网络的研究在物理系统上实现了新颖的临界行为并促进了超越渗流范式的系统研究。Gross等人研究了相互依赖的空间铁磁网络模型的临界动力学和相变行为。其中，网络之间的耦合通过具有可调空间范围的热相互作用实现。作者展示了热耗散范围对该物理网络模型的临界现象和相图以及微观动力学的强影响。此外，作者发现了一个新相的存在，即通过加热或调节磁场等局部微观干预使系统产生宏观相变。

Microscopic Intervention Yields Abrupt Transition in Interdependent Ferromagnetic Networks

Bnaya Gross et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 227401 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.227401

生命系统在外部驱动力的作用下保持不平衡。在稳定情况下，它们表现出突现的选择现象，这些现象打破了对称性是源于非平衡条件下可用化学空间的膨胀。该文使用矩阵树定理来推导线性与催化生化系统中对称性破缺特征的热力学上界和下界。该边界与动力学无关，对于封闭和开放的反应网络都成立。Liang等人还将结果扩展到化学主方程。使用该框架，可以从动力学重新得到该热力学约束。最后，他们证明了反应扩散模式的反差只能由非平衡驱动力来限制。该结果为理解非平衡条件在形成生物化学系统稳态特性中的作用提供了一个通用框架。

(吴雨轩)

Thermodynamic Bounds on Symmetry Breaking in Linear and Catalytic Biochemical Systems

Shiling Liang (梁师翎), et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 228402 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.228402

聚合电解质（PE）吸附在调整表面性质方面发挥着关键作用，在科学和工业领域被广泛应用。在水性环境中，这些聚合物通过可电离基团的离解平衡获得电荷。因此，准确地表示它们的静电相互作用需要考虑电荷和构型之间的多体耦合——这一现象被称为电荷调节（CR）——而不是依赖于恒定电荷近似。Jiaxing Yuan 等人发现CR效应可以显著增强PE吸附。在类带电界面附近，短程PE表面吸力驱动着吸附，而在吸附过程中，尤其是在半稀释的PE溶液中，PE和表面的电荷都会减少。电荷的减少导致静电排斥势垒显著降低，从而促进了吸附过程。相反，在带相反电荷的表面附近，CR效应相干增强了PE和表面的静电荷，抑制了表面电荷的电荷逆转，并最终促进了吸附。这些发现强调了PE吸附中的关键CR效应，并挑战了通常在本体系统中估计的静电荷的直接使用，这有助于准确理解吸附现象。

（吴雨轩）

Charge Regulation Effects in Polyelectrolyte Adsorption

Jiaxing Yuan and Hajime Tanaka

Phys. Rev. Lett. 132, 228101 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.228101

Olga Bantysh等人通过实验研究了与无源液晶界面连接的二维有源向列层的动力学相变。在能够导致无源液晶转变为高度各向异性层状近晶 A 相的温度梯度、且存在磁场的情况下，耦合的主动向列相将其流动和取向模式从湍流重新组织为垂直于场的准层流状态。值得注意的是，虽然已知无源流体的相变是连续的或二阶的，但他们的观察揭示了序参量有间歇动态，以及活性相列相中存在着准层流区域和湍流区域的共存，而这是不连续或一阶相变的特征。这一结论类似于已知的干燥活性物质中发生的聚集。他们的结果表明，无论对称性和动量阻尼机制如何，活性系统中的排列相变本质上是不连续的。

（张清源）

First Order Alignment Transition in an Interfaced Active Nematic Fluid

Olga Bantysh, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 228302 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.228302

[编辑推荐]将活性向列相限制在心形井中可以实现金色辫子，这是一种恰好三个缺陷的最有效混合状态，不会产生或消灭缺陷。

该文研究了活性向列液中的自混合。活性向列液是一类流体，其中移动拓扑缺陷在由生物细丝和分子马达组成的系统中驱动混沌流。Memarian等人提出的实验证明了几何限制是如何影响缺陷的编织动力学的。值得注意的是，心形井中的限制导致出现了金色辫子，这是一种恰好三个缺陷的最有效混合状态，没有任何缺陷的产生或湮灭。他们使用不同的拓扑熵度量，并以李雅普诺夫指数来表征金辫态。值得一提的是，根据材料线的拉伸率测量的拓扑熵与编织理论的分析计算非常吻合。增加限制心形线的尺寸会产生从金色辫子到完全混沌的活跃湍流状态的转变。

（张清源）

Controlling Chaos: Periodic Defect Braiding in Active Nematics Confined to a Cardioid

Fereshteh L. Memarian, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 228301 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.228301

During electrochemical signal transmission through synapses, triggered by an action potential (AP), a stochastic number of synaptic vesicles (SVs), called the “quantal content,” release neurotransmitters in the synaptic cleft. It is widely accepted that the quantal content probability distribution is a binomial based on the number of ready-release SVs in the presynaptic terminal. But the latter number itself fluctuates due to its stochastic replenishment, hence the actual distribution of quantal content is unknown. We show that exact distribution of quantal content can be derived for general stochastic AP inputs in the steady state. For fixed interval AP train, we prove that the distribution is a binomial, and corroborate our predictions by comparison with electrophysiological recordings from MNTB-LSO synapses of juvenile mice. For a Poisson train, we show that the distribution is nonbinomial. Moreover, we find exact moments of the quantal content in the Poisson and other general cases, which may be used to obtain the model parameters from experiments.

Exact Distribution of the Quantal Content in Synaptic Transmission

Krishna Rijal, et al.

Phys. Rev. Lett. 132, 228401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.228401

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