PRL导读-2024年133卷03期

对于热力学极限下的一般的不可积孤立量子多体系统，外部周期（弗洛凯）驱动被认为可以将任意初态带到无特征的无限温度状态，而与驱动频率Ω无关。然而，证明或反驳这一假设的数值或解析证据非常有限，这个问题仍未解决。在这篇文章中，Ikeda等人利用高效的量子电路模拟器，研究了长度高达𝐿=30的不可积踢动伊辛链中弗洛凯加热的初态依赖性，并展示了一个可能的反例：有效弗洛凯哈密顿量的基态对加热表现出异常的鲁棒性，如果驱动周期小于某一阈值，即使在无限多个弗洛凯循环之后也能保持在有限的能量密度。这种陡峭的能量局部化转变或转型不会发生在一般的激发态中。基态的异常鲁棒性可以通过以下两点解释：（i）基态在能谱中的孤立性，以及（ii）对于任何一般局域哈密顿量，如近似弗洛凯哈密顿量，其基态能量以上、具有 𝐿无关的ℏΩ能量的那些态是非典型的，被视为一组无相互作用的准粒子。该工作为这样的弗洛凯协议工程化做好了准备：利用初态设计，在有限驱动周期下实现长寿命甚至可能是永久的弗洛凯相。

（赵秀花）

Robust Effective Ground State in a Nonintegrable Floquet Quantum Circuit

T. N. Ikeda, S. Sugiura, and A. Polkovnikov

Phys. Rev. Lett. 133, 030401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.030401

量子纠错领域的一个有趣问题是找到一个能够承载“被动保护量子存储器”的物理系统，该存储器定义为与自然地倾向于纠正错误的环境相耦合的编码量子比特。目前，已知的能抵抗有限温度效应保持稳定的量子存储器仅存在于四维或更高维的空间中。在这篇文章中，Lieu等人采用了一种不同的方法，通过依赖于驱动-耗散环境来实现稳定的量子存储器。他们提出了一个新模型，即光子伊辛模型，它看起来能够在二维情况下被动地纠正比特反转和相位反转错误：由光子“猫量子比特”组成的正方形晶格，其中量子比特通过倾向于局域地修复错误的耗散项耦合起来。受到存在两种不同的ℤ₂对称性破缺相的启发，作者的方案依靠类伊辛耗散器来防止比特反转，并依靠驱动-耗散光子环境来防止相位反转。作者还讨论了实现该光子伊辛模型的可能方法。

（赵秀花）

Candidate for a Passively Protected Quantum Memory in Two Dimensions

S. Lieu, Y.-J. Liu, and A. V. Gorshkov

Phys. Rev. Lett. 133, 030601 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.030601

E. Kubischta和I. Teixeira引入了扭曲幺正𝑡群，它是幺正𝑡群在不可约表示的扭曲下的推广。然后，作者们将表示论方法应用于 Knill-Laflamme 误差修正条件，以表明扭曲幺正𝑡群自动对应于距离𝑑=𝑡+1的量子码。从构造上讲，这些量子码具有许多横向门，这些横向门自然地不会传递误差，因此对于容错性是很有用的。

（雷家睿）

Quantum Codes from Twisted Unitary 𝑡-Groups

E. Kubischta and I. Teixeira

Phys. Rev. Lett. 133, 030602 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.030602

开放系统量子动力学固有的不可逆性对未知量子过程的逆转构成了重大障碍。为了应对这一挑战，C. Zhu和Y. Moi等提出虚拟梳框架，通过迭代利用未知过程并额外地进行经典后处理来模拟过程逆转。值得注意的是，作者们证明了一个𝑛槽虚拟梳可以精确地逆转一个去极化通道，其中有来自𝑛+1个潜在候选项的一个未知噪声参数，而一个单槽虚拟梳可以精确地逆转任意一对量子通道。作者们进一步探索了给定通道集内未知通道的近似反演。对于指定噪声区域内的去极化通道，发现最坏情况下的误差衰减为𝒪(𝑛⁻¹)。此外，作者们展示了虚拟梳可以普遍逆转幺正操作，并研究了虚拟梳中槽数量和采样成本之间的权衡。

（雷家睿）

Reversing Unknown Quantum Processes via Virtual Combs for Channels with Limited Information

C. Zhu, Y. Moi et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 030801 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.030801

[编辑推荐]即将到来的宇宙微波背景高灵敏度观测将能够对耦合于给定宇宙暴涨模型的暴涨施加约束。

作者表明下一代宇宙微波背景（CMB）观测将能够首次测量与其他粒子耦合的暴涨，这将为研究宇宙暴涨和粒子物理间的联系打开新窗口。此灵敏度基于宇宙暴涨之后的重加热阶段对宇宙微扰红移的影响。作者引入了一个简单的解析模型，以计算未来CMB对重加热温度以及暴涨耦合的灵敏度。将此方法应用于LiteBIRD和CMB-S4之后，作者发现在给定暴涨模型之后，这些任务有可能同时对暴涨耦合给出上限与下限。如果CMB数据能与光学与21cm研究结合，就可给出进一步结果。此工作阐明了未来观测以约束微观物理参数的潜力，将为理解给定的暴涨模型与更基本理论的嵌入关系提供重要线索。

Connecting Cosmic Inflation to Particle Physics with LiteBIRD, CMB-S4, EUCLID, and SKA

Marco Drewes and Lei Ming

Phys. Rev. Lett. 133, 031001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.031001

作者进行了首个对有稳定光环的黑洞模仿者合并与铃宕的非线性自洽研究。为此，作者在大质量比情况下数值求解了描述正面相撞双玻色星的完整Einstein-Klein-Gordon方程，得到有稳定光环的自转无视界遗迹。在基于微扰理论提取的引力波形中，作者广泛地确认了此种特征的出现：来自遗迹快速响应的信号在大紧致性极限下得到Kerr黑洞的信号，且随后的发射包含周期出现的与所谓引力波回声类似的爆发。但是，这些爆发在高频时出现且源于遗迹内部自由度的微扰。此外，发射出的波形也包含大振幅与长存的部分，在频率上与黑洞准正则模接近。作者进一步描述了这些发射，得到了基本相关时间尺度的标度关系，并且计算了引力波发射出的能量。

Nonlinear Treatment of a Black Hole Mimicker Ringdown

Nils Siemonsen

Phys. Rev. Lett. 133, 031401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.031401

作者证明，强次可加性为二维共形场论中边界重整化群流的g定理提供了简单的导出方案。作者研究了其全息描述，并给出了二维共形场论中界面的g定理的推导。作者也在带边流形上几何地确认了共形场论几何对偶的强次可加性。

g Theorem from Strong Subadditivity

Jonathan Harper, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 031501 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.031501

[Editors’ Suggestion] A new method takes advantage of the relation between observables in four-dimensional supersymmetric Yang-Mills theories and the Trace-Widom distribution to perform an expansion in the coupling constant that includes nonperturbative corrections.

各种不同的四维超共形杨-米尔斯理论中的各种可观测量可以精确地计算为截断贝塞尔算子的Fredholm行列式。我们利用这种关系来确定它们对“t Hooft耦合常数”的依赖性。与收敛半径有限的弱耦合展开不同，强耦合展开是阶乘发散的，因此需要包含非微扰的指数小修正。我们开发了一种方法来系统地计算这些修正，并讨论由此产生的级数解的再生性质。

Tracy-Widom Distribution in Four-Dimensional Supersymmetric Yang-Mills Theories

Zoltan Bajnok, Bercel Boldis, and Gregory P. Korchemsky

Phys. Rev. Lett. 133, 031601 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.031601

在本文中，我们构建了一个超对称模型，该模型是通过扭曲的手性向量分量变形𝒩=2反德西特𝐷=3超引力而获得的。此外，我们通过检查特定玻色子解上是否存在Killing旋量，研究了该理论中超对称态的存在性。

Supersymmetric States in Anti–de Sitter 𝐷=3 Supergravity with Chiral Torsion

Laura Andrianopoli, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 031602 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.031602

We provide a first principles derivation of the microscopic entropy of a very general class of supersymmetric, rotating, and accelerating black holes in AdS_4. This is achieved by analyzing the large-𝑁 limit of the spindle index and completes the construction of the first example of a holographic duality involving supersymmetric field theories defined on orbifolds with conical singularities.

Microstates of Accelerating and Supersymmetric AdS4 Black Holes from the Spindle Index

Edoardo Colombo, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 031603 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.031603

探测轻子领域中CP破坏的最佳方法是使用长基线加速器中微子实验的出现模式：𝜈_𝑒主要出现在𝜈_𝜇束中。在这里，我们表明，通过将JUNO用于电子中微子，DUNE或Hyper-Kamiokande用于μ中微子，仅通过消失实验就可以发现CP违反。虽然发现CP的最大灵敏度相当适度(6年的JUNO和13年的DUNE为1.6𝜎)，但根据𝛿的真实值，某些𝛿值可能不受大于3𝜎的青睐。

Probing 𝐶𝑃 Violation with Neutrino Disappearance Alone

Peter B. Denton

Phys. Rev. Lett. 133, 031801 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.031801

Statistical combinations of searches for charginos and neutralinos using various decay channels are performed using 139  fb⁻¹ of 𝑝𝑝 collision data at √𝑠=13  TeV with the ATLAS detector at the Large Hadron Collider. Searches targeting pure-wino chargino pair production, pure-wino chargino-neutralino production, or Higgsino production decaying via standard model 𝑊, 𝑍, or ℎ bosons are combined to extend the mass reach to the produced supersymmetric particles by 30–100 GeV. The depth of the sensitivity of the original searches is also improved by the combinations, lowering the 95% C.L. cross-section upper limits by 15%–40%.

Statistical Combination of ATLAS Run 2 Searches for Charginos and Neutralinos at the LHC

G. Aad et al. (ATLAS Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 133, 031802 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.031802

Chandrodoy Chattopadhyay 等人在属于 Ising 模型普适类的临界端点附近给出了随机流体动力学的模拟。这项研究的动机是在量子色动力学（QCD）的相图中模拟一个猜想的临界端点附近的临界涨落的动力学。他们重点研究剪切模式与守恒标量密度的相互作用（这被称为模型 𝐻）并表明，观察到的动力学标度行为依赖于关联长度和流体的剪切黏度。随着关联长度的增加或黏度的减小，他们观察到从临界扩散的动力学指数 𝑧≃4 到模型H预期的标度指数 𝑧≃3 的过渡。他们使用该方法研究了序参量的非高斯矩 𝑀^𝑛 (𝑡) 随时间变化的关联函数，发现弛豫时间显著依赖于阶数 𝑛。

（褚胤涵）

Simulations of Stochastic Fluid Dynamics near a Critical Point in the Phase Diagram

Chandrodoy Chattopadhyay et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 032301 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.032301

L. Gavassino 构建了一个物质-辐射相互作用的动力学模型（适用于完全非线性区域和任意流），其流体力学梯度展开可以解析地计算到无穷阶导数。频率依赖的物质不透明度被选择以模拟自相互作用标量场的弛豫时间，通过这种方式，瞬态部分就模拟了一个真实的量子场论。梯度级数被发现对大多数流是发散的，这与之前的研究结果一致。他确定了当前模型中导致发散的机制，并提出了一种成功的正规化方法。此外，他还提出了一个通用的定性框架，用于预测任意微观系统在给定流下梯度展开的崩溃。该框架正确还原了所有之前已知的梯度展开发散实例。作为一个新的预言，他展示了当能量依赖的平均自由程无上限时，梯度展开是发散的。

（褚胤涵）

Infinite Order Hydrodynamics: An Analytical Example

L. Gavassino

Phys. Rev. Lett. 133, 032302 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.032302

核超精细混合（NHM）是一种可以有效控制核性质和核动力学的独特效应。由于 ²²⁹Th 存在低能的同质异能态，传统上科学界主要将 NHM 与其对 ²²⁹Th 的显著影响联系在一起。然而，在这份研究中，通过发展 NHM 的一般理论，Wu Wang 等人预言了类硼 ²⁰⁵Pb 离子（具体指 ²⁰⁵Pb⁷⁷⁺）中存在意外显著的 NHM 效应，其核跃迁能量为 2.329 keV。²⁰⁵Pb 同质异能态的辐射寿命降低了 4 个数量级，从 15 min 降低到 32 ms。这种显著而意想不到的 NHM 效应源于一种以前未探索的机制：NHM 打开了一个禁戒的磁偶极子道。²⁰⁵Pb 离子已成为对 NHM 效应进行实验验证和研究的一个极具吸引力的替代选择。

（褚胤涵）

Substantial Nuclear Hyperfine Mixing Effect in Boronlike ²⁰⁵Pb Ions

Wu Wang et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 032501 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.032501

作者提出一种测量目标离子微分静态标量极化率的新方法。该方法利用了共同囚禁在线性保罗阱中参考离子提供的“极化率标度”方案。 用附加红外激光照射两种离子以诱导交流斯塔克位移，通过测量位移比率可以精确提取目标离子的微分静态标量极化率。这种方法避免了对附加激光强度进行校准的需要，而这通常是测量囚禁离子极化率的瓶颈。 作为演示，本文使用²⁷Al⁺（目标离子）和⁴⁰Ca⁺（参考离子），将1068 nm的附加激光沿离子阱轴注入离子阱中。通过测量两种离子的交流斯塔克位移比，获得²⁷Al⁺的微分静态标量极化率为0.416（14）a.u.。与最新结果 [Phys. Rev. Lett. 123， 033201 (2019)]相比，²⁷Al⁺ 的微分静态标量极化率的相对不确定性降低了约 4 倍，达到 3.4%。如使用波长更长的附加激光器，预计这种改进将得到进一步增强。

Improved Measurement of the Differential Polarizability Using Co-Trapped Ions

Yuan-Fei Wei, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 033001 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.033001

平面波电子和目标物散射时，会在重叠的球面波中发生动量转移。转移的动量导致目标结构信息被编码为角度和能量的微分散射。对于对称的、周期性的或结构化的目标物，这会导致在实空间和动量空间中同时产生电子强度的衍射。以 C₆₀ 分子的弹性散射为例，作者展示了这些并发衍射的特征。在二维探测器和能量可调电子枪的实验中，可以对模拟的角度动量衍射图进行成像。该结果可能会激发技术发明，从而扩大电子衍射研究的范围，利用动量微分衍射开辟电子晶体学研究，并促进在超快电子衍射实验中通过调节电子冲击速度来控制泵浦激光脉冲和探测电子脉冲之间的时间延迟的研究。

Simultaneous Real and Momentum Space Electron Diffraction from a Fullerene Molecule

R. Aiswarya, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 033002 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.033002

作者提出了一种新技术，通过测量Penning阱中单分子离子的宇称破坏（PV）来探测核的电弱性质。阱的强磁场塞曼效应将相对宇称旋转和超精细分子态转变为近简并态。这些简并态之间的弱相互作用引起的混合比原子中的混合大12个数量级以上，从而极大地放大了PV效应。单分子灵敏度适用于整个核图谱中的原子核，包括稀有和不稳定的原子核。

Electroweak Nuclear Properties from Single Molecular Ions in a Penning Trap

J. Karthein, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 033003 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.033003

囚禁离子因其位置上的残余射频 (rf) 囚禁场而产生的额外“微运动”通常是不合需要的，会被仔细地最小化。在这里，作者通过调节单个离子所经历的局部静电场，来精确诱导额外微动的强度。微动可以调节离子与激光场的耦合，理想情况下，当离子远离阱的射频零点时，可以将其从最大值调节到零。作者使用可调微动将受激拉曼跃迁的Rabi频率改变了两个数量级，并在不改变驱动光场的情况下单独控制三个离子在全局激光照射下的共振荧光速率。该技术适用于聚焦激光束对离子进行个体寻址时遭遇挑战的情况，例如紧密排列的线性离子弦或从侧面照射的二维离子阵列。

Individual Addressing and State Readout of Trapped Ions Utilizing Radio-Frequency Micromotion

Nathan K. Lysne, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 033201 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.033201

作者结合理论与实验开展研究，以探究分子排列的碰撞耗散。比较实验测量与量子模拟，揭示出分子排列复苏信号的气体密度相关衰减率对分子排列碰撞耗散中的非久期效应。通常会认为非久期碰撞效应在激光激发后的最初几皮秒内迅速消失，与这一传统观点不同的是，作者对时间依赖的退相干过程模拟表明，在低压强区域这种效应可以持续数十皮秒。这一延长的时间尺度允许从分子取向信号中明显识别出非久期效应。作者的发现提供了开创性的证据，表明非久期分子碰撞耗散可以在很长的时间跨度持续存在，这挑战了已有的概念，加强了人们对耗散环境中分子动力学的理解。

Unveiling Nonsecular Collisional Dissipation of Molecular Alignment

Pu Wang, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 033202 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.033202

作者提出了一种连续动力学脱耦方案的实验实现，该方案可以抑制基于⁴⁰Ca⁺的多离子频率基准中主要的频率偏移。使用射频修饰场对²S_1/2和²D_5/2塞曼子能级进行近共振磁场耦合，可调控跃迁，降低对磁场波动的敏感度。第二级失谐修饰场减小了第一级驱动场中幅度噪声的影响，并减少了像电四极矩这样二阶张量的偏移。即使在有显著磁场噪声的实验室环境中，也显示四极矩偏移的二阶相关性降到3(2)  mHz/μm²，光学跃迁的相干时间达到290(20)ms。除了消除多离子时钟中的不均匀线偏移外，本文提出的动力学脱耦技术还可以通过定制无退相干的子空间，使用俘获离子开展量子计算和模拟。

Multi-ion Frequency Reference Using Dynamical Decoupling

Lennart Pelzer, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 033203 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.033203

作者在激光冷却的⁸⁷Rb原子中通过反向自发四波混频产生双光子，报道了它们的对称性保护双光子相干时间的观察结果。当双光子非简并时，非对称光子吸收损耗会导致双光子联合概率振幅的时间波形呈指数衰减，导致相干时间缩短。相反，对简并双光子，当两个配对的光子以相同的群速度和吸收系数传播时，受时空对称性保护的双光子相干时间不会受到介质吸收损耗的影响。作者的实验结果验证了这些理论预测。这突显了对称性在操纵和控制光子量子态中的关键作用。

Symmetry Protected Two-Photon Coherence Time

Xuanying Lai, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 033601 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.033601

纠缠光子的空间自由度具有极高的维数，是量子基础和应用量子技术的关键工具。为了充分利用这一特性，必要任务是通过实验表征多光子空间波函数，包括不同演化阶段的纠缠振幅和相位信息。然而，目前还缺乏有效的测量方法。量子态层析成像成本高昂，量子全息术需要额外的参考。在这里，作者引入量子Shack-Hartmann波阵面传感技术对双光子空间波函数进行有效且无参考的测量。测量微透镜阵列背面焦平面上的光子对的联合概率分布，可用于振幅提取和相位重构。在实验中，作者观察到在自由空间传输过程中，双光子振幅相关性减弱，出现相位相关性。作者的工作是量子物理和自适应光学的关键一步，为用高阶相关或拓扑模式表征量子光场铺平了道路。

Characterizing Biphoton Spatial Wave Function Dynamics with Quantum Wavefront Sensing

Yi Zheng, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 033602 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.033602

由光子猫态形成的猫态量子比特具有有偏的噪声通道，即一种类型的误差强于所有其他类型的误差。作者将猫态量子比特耦合到光学腔，证明这种有偏噪声量子比特有望对量子Rabi模型及其变体进行容错模拟。利用猫态量子比特可以有效地增强反旋转耦合，让我们可以利用反旋转相互作用来探索一些迷人的量子现象。此外，有偏噪声猫量子比特的另一个好处是两个主要的误差通道（频率和幅度失配）都受到指数抑制。因此，仿真协议对于决定投影子空间的参数驱动的参数误差具有鲁棒性。作者分析了三个例子：（i）量子态的坍缩和恢复；（ii）隐性对称性和隧穿动力学；（iii）双猫编码计算。

Error-Tolerant Amplification and Simulation of the Ultrastrong-Coupling Quantum Rabi Model

Ye-Hong Chen, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 033603 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.033603

光子之间的不可区分性是可扩展光子量子技术的关键要求。作者通过实验演示可以通过与辅助光子的量子干扰后对其中的一个子集进行预示性检测，从而使部分可区分的单光子的不可区分性接近一。作者报道了通过两个纯化光子的干涉来实现纯化光子的不可区分性，在低噪声区间光子的不可区分性提高2.774（3）%，在高噪声区间改善高达10.2（5）%。

Purifying Photon Indistinguishability through Quantum Interference

Carlos F. D. Faurby, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 033604 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.033604

在强场激光与物质的相互作用中，高能电子可以通过光电子发射和随后的再散射产生，可以获得高达激光场有质动力势( ponderomotive potential， Up) 10 倍的能量。在这里，作者利用红外激光源（利用Up的二阶标度）和等离基元纳米发射体（可增强再散射概率几个数量级）的独特组合，可以在多光子诱导区间观察到约10Up的再散射电子。作者的实验与基于含时薛定谔方程的模型非常吻合，使他们得以揭示在多光子发射区域中超快电子动力学的一个意想不到的方面。

Nanoplasmonic Photoelectron Rescattering in the Multiphoton-Induced Emission Regime

Balázs Bánhegyi, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 033801 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.033801

[Featured in Physics] [Editors’ Suggestion] Using a detailed simulation, researchers reveal how climate change will affect the regional dynamics of the conveyor-belt-like circulation of water through the Atlantic Ocean.

大西洋环流是全球海洋传送带的关键组成部分，它将热量和养分输送到世界各地。由于全球变暖可能导致其减弱，这对气候和生态学有重要影响。然而，预期的变化在很大程度上仍然不确定，因为目前使用的低分辨率气候模型无法解析小尺度。尽管在低分辨率和作者的高分辨率气候模型版本中，大尺度环流都倾向于均匀减弱，但作者发现北大西洋的小尺度环流在全球变暖下突然变化，并表现出明显的空间异质性。此外，高分辨率模型版本的未来大西洋海洋环流随着海冰的退缩和向北极的加强而扩展。最后，尖端气候模型表明，未来变暖下涡旋和区域尺度上的环流将发生敏感的转变，从而为下一代能够摆脱未解析尺度参数化的气候模型提供了基准。

（邱仲普）

Atlantic Meridional Overturning Circulation Decline: Tipping Small Scales under Global Warming

Ruijian Gou, Gerrit Lohmann, and Lixin Wu

Phys. Rev. Lett. 133, 034201 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.034201

几十年来，人们广泛研究了水下石油泄漏的两个主要方面——油滴的上升以及在空气-水界面形成的油膜的演变。作者报告了油滴在空气-液体界面上升过程中的破裂，这一过程先于油膜的形成，并揭示了一个反直觉的膨胀逆转现象，它释放了一个油滴在内部而不是向上喷射的射流，这与空气气泡破裂时观察到的现象相反。通过解开背后的物理原理，作者展示了子油滴的大小与内部液体性质相关，并且它们的形成可以通过增加内部粘度来抑制。

（邱仲普）

Bursting of Underwater Oil Drops

Varun Kulkarni, Venkata Yashasvi Lolla, Suhas Tamvada, and Sushant Anand

Phys. Rev. Lett. 133, 034004 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.034004

通过实验和理论研究了混沌毛细波对液体体积的时间平均形状的影响。在这种情况下，含有稳定孔的液膜会受到法拉第波的影响。与静态薄膜相比，波引起孔的收缩，这可以通过结合有效毛细管长度使用杨-拉普拉斯方程来描述。在混沌法拉第波的情况下，所提出的理论模型定量地解释了孔收缩，将有效毛细管长度与波能联系起来。混沌法拉第波的效应可以解释为对抗表面张力的动态表面力。

（邱仲普）

Liquid Surfaces with Chaotic Capillary Waves Exhibit an Effective Surface Tension

Steffen Bisswanger, Henning Bonart, Pyi Thein Khaing, and Steffen Hardt

Phys. Rev. Lett. 133, 034001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.034001

[Featured in Physics] [Editors’ Suggestion] Pebbles that are slightly curved—rather than completely flat—exert the highest impact forces when dropped onto a watery surface.

物体对水面的垂直冲击伴随着巨大的水动力。虽然增加的质量现象控制着球形和平面冲击器的这些力，但捕获气体层的动力学会严重改变平面情况，从而将峰值压力降低到水锤理论预测的水平以下。当鼻部曲率接近零时，具有球形鼻帽的冲击器看起来越来越平坦。这引起人们的疑问，球冠冲击器在什么曲率下会转变为平坦冲击行为。作者发现了这种转变，将限制行为与理论联系起来，并消除了长期以来认为最大的水冲击力发生在扁平物体上的观点。

（邱仲普）

Water Impact: When a Sphere Becomes Flat

Jesse Belden, Nathan Speirs, Aren Hellum, George Loubimov, and Tadd T. Truscott

Phys. Rev. Lett. 133, 034002 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.034002

作者通过实验和理论研究了提升 Hele-Shaw 池中的界面不稳定性。作者描述了在各种控制参数下从稳定模式到不稳定模式的未经探索的转变。令人惊讶的是，作者发现线性稳定性理论中基于扰动增长率的不稳定开始标准过于严格超过 3 个数量级。为了协调这种显着的差异，作者提出了一种基于扰动幅度的新标准，该标准与实验结果非常吻合。进一步表明，指法模式的演变产生了分层流体结构，并推导出了一个理论方程来预测指法演变。

Stability Transition in Gap Expansion-Driven Interfacial Flow

Dongqi Li, Zhibing Yang, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 034003 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.034003

自由载流子可对在等离子体中传播的相对论带电束团的空间电荷场进行屏蔽。Verra等人通过实验测量束在无涂层介质毛细管约束的等离子体中驱动的介电尾场，研究了这种屏蔽。结果表明，当束与介电表面之间的距离远大于等离子体趋肤深度时，等离子体屏蔽了空间电荷场，从而抑制了介电尾场。在达到完全屏蔽之前，介电效应和等离子体尾场同时存在。

（刘泰齐）

Experimental Observation of Space-Charge Field Screening of a Relativistic Particle Bunch in Plasma

L. Verra, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 035001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.035001

波粒共振是等离子体宇宙中普遍存在的过程。当共振粒子处于恒定的波相位，以实现持续的能量传递时，就会发生波粒共振。Jing-Huan Li等人展示了航天器观测到的斜哨声波与同一群质子之间同时发生的朗道共振和反常共振，它们分别表现为平行速度谱中的相空间环和回旋相位谱中的相位群聚分布。结果表明，朗道共振和反常共振之间的耦合通过共振岛的重叠实现。

（杨宁）

Identification of Coupled Landau and Anomalous Resonances in Space Plasmas

Jing-Huan Li et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 035201 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.035201

[编辑推荐]使用扫描SQUlD极化率量测术观察到超导准2D Pd插层ErTe₃中的均匀超流体响应，这表明量子相涨落可能抑制T_c。

作者在低于超导临界温度T_c的Pd插层ErTe₃单晶中成像了局域超流体密度，远低于（无序）电荷密度波序的起始温度T_CDW。作者在微米尺度上没有发现可检测到的不均匀性。作者观察到超流体密度在T_c以下迅速增加，偏离了传统Bardeen-Cooper-Schrieffer超导体的预期行为，并表明温度依赖性与量子和热相涨落的组合在定性上是一致的。

（郑鹏宇）

Anomalous Superfluid Density in a Disordered Charge-Density-Wave Material: Pd-Intercalated ErTe₃

Yusuke Iguchi et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 036001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.036001

[Featured in Physics] [编辑推荐]有些元素开始出现超导现象的压力是如此之高，以至于对这种转变进行详细的测量是不可能的——直到现在。

最近发现的高温高压超导体，如氢化物和镍酸盐，为研究高温超导性开辟了令人兴奋的新途径。尽管高压环境带来了挑战，但通过测量各种电学和磁学性质，这些材料的主要超导性质已得到了很好的表征。由于缺乏直接探测高压条件下超导能隙结构的方法，对这些超导体的配对机制进行实验微观洞察更加具有挑战性。在此，作者开发了一种用于金刚石压腔的平面隧道结技术，并展示了在百兆巴压力下进行的突破性隧穿光谱测量。作者确定了元素硫在160 GPa条件下的超导能隙，这是高温超导体H₃S的关键组成部分。高质量的隧穿光谱表明，β-Po相硫是一种II型超导体，具有单一的s波能隙，其能隙值为2Δ(0) = 5.6 meV。这种技术适用于金刚石压腔中合成的超导化合物，并为高压条件下新型超导体的配对机制提供了新的见解。

（杨颖）

Tunneling Spectroscopy at Megabar Pressures: Determination of the Superconducting Gap in Sulfur

F. Du et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 036002 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.036002

[编辑推荐]在镍酸盐薄膜中观察到与磁场驱动的超导体-金属相变有关的奇异量子Griffiths奇点。

这项工作报道了在非传统的Nd_0.8Sr_0.2NiO₂无限层超导薄膜中，与磁场诱导的超导体-金属相变（SMT）相关的量子Griffiths奇点（QGS）的出现。该系统在平面内和垂直磁场下均表现出各向同性的SMT特征。重要的是，通过对等温磁电阻曲线进行缩放分析，得到的有效的动态临界指数在接近零温度临界点B_c^*时显示出发散行为，识别出QGS的特征。此外，与QGS相关的量子涨落可以定量解释在SMT相边界处，零温度附近平面内和垂直磁场的上临界场的上升。这些特性表明Nd_0.8Sr_0.2NiO₂超导薄膜中的QGS是各向同性的。此外，更强的磁场会导致电阻-温度关系R(T)在2-10 K范围内表现出lnT依赖性，并且在1.5 K以下表现出电阻的T²依赖性，这是Kondo散射的重要证据。在非传统的Nd_0.8Sr_0.2NiO₂超导体中，各向同性QGS与Kondo散射的相互作用可以阐明QGS中稀有区域的重要角色，并有助于揭示该系统中的奇异超导机制。

（刘瑞）

Isotropic Quantum Griffiths Singularity in Nd_0.8Sr_0.2NiO₂ Infinite-Layer Superconducting Thin Films

Q. Zhao, T. N. Shao et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 036003 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.036003

[Featured in Physics] [Editors’ Suggestion] A new technique reveals high-speed trajectories of oscillating vortices and shows that they are 10,000 times lighter than expected.

作者通过观察太赫兹频率范围内的二次谐波产生（SHG），研究了铁基超导体FeSe_0.5Te_0.5薄膜中的涡旋动力学。作者通过太赫兹二次谐波产生可视化了Meissner屏蔽电流倾斜的钉扎势中的二维涡旋运动的皮秒轨迹。观察到垂直于驱动场的二次谐波产生，对应于电流引起的反演对称性破缺下的非互易非线性霍尔效应，而线性霍尔效应可以忽略。估算出的涡旋质量与裸电子一样轻，表明涡旋核在如此高频率和大速度（约300 km/s）下独立于准粒子运动。

（郭维安）

Picosecond Trajectory of Two-Dimensional Vortex Motion in FeSe_0.5Te_0.5 Visualized by Terahertz Second Harmonic Generation

Sachiko Nakamura, Haruki Matsumoto et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 036004 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.036004

束缚态在连续体（BICs）是具有无限品质因数的受限光学模式，并在动量空间携带拓扑极化配置，最近在基础和应用物理学中引起了极大的兴趣。在本文中，作者展示了通过外部磁场破坏时间反演对称性，可以实现一种新的具有自旋轨道锁定的手性BICs。将磁场应用于磁光光子晶体板，可以将双重简并的BICs提升为一对携带相反伪自旋和轨道角动量的手性BICs。多极分析验证了非零角动量，并揭示了自旋轨道锁定行为。在动量空间，作者观察到超高品质因数和围绕手性BICs的近乎圆形偏振，这为自旋选择性纳米光子学的潜在应用提供了可能。与传统BICs相比，这里揭示的由磁场诱导的手性BICs表现出不同的特性和起源，通过引入破坏的时间反演对称性，显著推进了BICs的拓扑光子学。

（毛慧灿）

Spin-Orbit-Locking Chiral Bound States in the Continuum

Xingqi Zhao et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 036201 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.036201

铁电铪基薄膜因其与互补金属氧化物半导体技术（CMOS）的兼容性而备受关注。在铁电设备中实现并稳定这些薄膜的亚稳态铁电相至关重要。最近的研究主要集中在稳定铪基薄膜的铁电相，并深入研究其稳定性背后的机制。在这项研究中，作者通过实验证明，Hf_0.5Zr_0.5O₂（HZO）铁电相的稳定可以通过界面电荷转移和HZO的相关空穴掺杂来控制。通过La1-xSrxMnO₃缓冲层与HZO薄膜间的电荷转移，作者找到了为HZO提供所需的空穴掺杂的最佳掺杂浓度x=0.33，以最有效地稳定其铁电相。作者的理论模型表明，HZO中三重和四重配位氧位点之间的空穴分布竞争控制着铁电相的增强或减弱。作者的研究成果提供了一种全新的方法来稳定铪基薄膜的铁电相，并为开发与CMOS兼容的铁电器件提供了新的见解。

（彭怡然）

Stabilizing the Ferroelectric Phase of Hf_0.5Zr_0.5O₂ Thin Films by Charge Transfer

Shu Shi, Tengfei Cao et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 036202 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.036202

对涉及电子转移的金属表面分子的非绝热动力学的准确描述一直是理论上的一个长期存在的挑战。在这里，作者通过首先构建高维神经网络绝热势来解决这个问题，包括由约束密度泛函理论确定的态交叉，然后应用混合量子-经典表面跃迁模拟来演化耦合电子-核运动。作者的方法在没有经验参数的情况下准确地描述了从Au（111）面散射的CO中的非绝热效应，并得出了与该基准系统在各种条件下的实验结果一致的结果。作者发现绝热和非绝热能量损失通道对高振动激发CO（v_i=17）的振动弛豫有重要贡献，而CO低振动激发态（v_i=2）的弛豫较弱，主要由非绝热能量损失主导。所提出的方法为金属表面电子转移介导的非绝热动力学的精确第一性原理模拟铺平了道路。

（郑鹏宇）

First-Principles Nonadiabatic Dynamics of Molecules at Metal Surfaces with Vibrationally Coupled Electron Transfer

Gang Meng et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 036203 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.036203

求解一个系统的哈密顿量可以得到能量色散和本征态。本征态的几何相位产生了许多新颖效应和潜在应用。然而，能量色散的几何特性常常被忽视。在这里，作者从几何角度对能量色射进行了深入的探讨，并引入了一个几何振幅，即由恒定能量轮廓的黎曼曲率决定的几何态密度(GDOS)。几何态密度应该伴随各种局域响应，通常由实空间的格林函数表示。在稳态相位近似下，几何态密度将格林函数简化为其最终形式。特别是，振幅因子体现了本征态的自旋相位信息，有利于通过自旋极化STM测量提取平面内磁场下拓扑表面态的自旋织构。这项工作为探索电子结构的几何性质开辟了一条新的途径，并挖掘了自旋极化STM测量从其振幅探测本征态的自旋相位信息的潜力。

（杨颖）

Geometric Amplitude Accompanying Local Responses: Spinor Phase Information from the Amplitudes of Spin-Polarized STM Measurements

Shu-Hui Zhang et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 036204 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.036204

[编辑推荐]通过测量双量子点的能谱，可以观察到单或多等离激元辅助隧穿过程，为研究电子量子光学和发展等离激元腔量子电动力学提供了新的平台。

边缘磁等离激元是一种新兴的手性玻色模式，具有研究电子量子光学的潜力。尽管等离激元输运已经通过各种技术研究了几十年，但其与介观器件的耦合尚未被探索。在这里，作者展示了量子霍尔等离激元谐振器中的单个等离激元模式与双量子点（DQD）之间的耦合。通过在谐振器中吸收或发射存储的等离激元，观察到DQD中的共振等离激元辅助隧穿。通过使用DQD作为光谱器，评估了等离激元能量和耦合强度，这些可以通过改变量子霍尔边缘的静电环境来控制。观察到的等离激元-电子耦合鼓励我们研究等离激元腔量子电动力学的强耦合区域。

（刘瑞）

Resonant Plasmon-Assisted Tunneling in a Double Quantum Dot Coupled to a Quantum Hall Plasmon Resonator

C. Lin, K. Futamata et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 036301 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.036301

在表面合成的石墨烯纳米带（GNRs）中，表征其内在性质（如拓扑端态）具有根本性的重要意义，但与金属基底的强电子相互作用通常会模糊其特征。作者在此报告了通过表面挤压诱导溢出策略，研究自解耦的第二层GNRs中拓扑端态的振动激发。振动进展显示出在第二层GNRs端部高度空间局域的分布，这可以归因于通过共振电子隧穿在拓扑端态的电荷延长寿命。结合理论计算，作者将振动进展归因于介导振动激发的特定振动模式。每个解析激发的空间分布显示出明显超出传统Franck-Condon图像的特征。作者通过直接生长第二层GNRs的工作，为探索内在电子、振动和拓扑性质之间的相互作用提供了一种有效的方法。

（郭维安）

Topologically Localized Vibronic Excitations in Second-Layer Graphene Nanoribbons

Zhengya Wang, Ruoting Yin et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 036401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.036401

5d¹有序双重钙钛矿由于具有大的自旋-轨道耦合，为研究新型多极物理提供了一个独特的实验场。作者展示了Re L₃边共振非弹性X射线散射（RIXS）的结果，揭示了A₂MgReO₆（A = Ca, Sr, Ba）系列5d¹双重钙钛矿中动态Jahn-Teller效应的存在。这些材料中的自旋-轨道激发显示出强烈的不对称线形，并且表现出显著的温度依赖性，表明它们与晶格振动相结合。作者的实验结果通过基于自旋-轨道-晶格纠缠的电子基态的RIXS计算得到了定量解释，其中考虑了动态Jahn-Teller效应。作者发现，自旋-轨道-晶格纠缠态对磁性和结构相变以及显著的静态Jahn-Teller畸变都具有鲁棒性。作者的结果表明，为了完整描述5d¹双重钙钛矿基态物理，包括振子耦合是至关重要的。

（毛慧灿）

Spin-Orbit-Lattice Entangled State in A₂MgReO₆ (A = Ca, Sr, Ba) Revealed by Resonant Inelastic X-Ray Scattering

Felix I. Frontini et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 036501 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.036501

作者证明了在局域时间周期驱动下，非阿贝尔任意子可以从阿贝尔拓扑有序系统中出现。这可以通过作为一类广义阿贝尔拓扑自旋液体典型代表的toric-code 模型来说明。Toric code中的阿贝尔任意子包括费米子和玻色子准粒子激发，它们相互视为π通量；也就是说，如果它们相互缠绕，会导致α相的积累。非阿贝尔行为之所以出现，是因为Floquet调制可以为费米子产生一个非平庸的拓扑带，诱导它们分化形成与玻色子结合的Floquet- majorana模式。后者发展出类似于拓扑超导体中涡旋的非阿贝尔特性，实现了Ising拓扑有序。作者的发现揭示了受驱动拓扑有序量子物质的非平衡物理，并可能有助于观察工程量子系统中的非阿贝尔行为。

（彭怡然）

Non-Abelian Anyons in Periodically Driven Abelian Spin Liquids

Francesco Petiziol

Phys. Rev. Lett. 133, 036601 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.036601

[编辑推荐]界面效应解释了反铁磁体在自旋翻转转变过程中自旋塞贝克效应的符号。

反铁磁体因其在自旋电子学应用的潜力和开放的基本物理问题而引起了人们的极大兴趣，但特别是非共线反铁磁体仍然相对未被探索。在这里，作者阐述了非共线反铁磁体|正常金属双层中自旋的热和相干泵浦。作者发现自旋流极化是一个矢量，其分量沿着Néel矢量和净磁矩。相干自旋泵浦的自旋混合电导是一个张量，其元素取决于非共线性程度和界面自旋构型。作者通过界面效应解释了反铁磁自旋塞贝克效应的有争议的符号问题，并提出界面工程可以提高自旋泵浦效率。

（郑鹏宇）

Thermal and Coherent Spin Pumping by Noncollinear Antiferromagnets

Ping Tang and Gerrit E. W. Bauer

Phys. Rev. Lett. 133, 036701 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.036701

限制在硅量子点中的电子自旋是大规模量子计算机的有希望的候选者。然而，在体硅中导带的简并性引入了额外能级，这些能级非常接近计算能量窗口，可能导致量子信息泄漏。谷态的能量(通常为0.1 mev)依赖于难以控制的原子无序，并且仍然构成这些结构可扩展性的基本限制。在本研究中，作者提出了与互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容的硅鳍场效应晶体管设计，该晶体管将非计算态的能隙提高了一个数量级以上。该器件包括具有大剪切应变的硅-锗纳米结构，完全消除了麻烦的谷自由度。因此，非计算态的能量不受不可避免的原子无序影响，并且可以通过施加的电场实时调节。这一设计思路可直接适用于各种设置，并为基于硅的大规模量子处理器提供了蓝图。

（杨颖）

Valley-Free Silicon Fins Caused by Shear Strain

Christoph Adelsberger et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 037001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.037001

[编辑推荐] 当存在强且淬火的无序时，粒子在二维通道中的迁移率随着通道横截面的减小而增强。

强的、无标度的无序会破坏了典型的输运性质，如斯托克斯-爱因斯坦关系和线性响应，导致在非晶材料、玻璃、活细胞和其他系统中观察到的异常扩散。作者的研究表明，无标度淬火无序和几何约束的结合导致了非常规的单粒子迁移行为。具体而言，在宽度为w的二维通道中，在外部驱动下，更严格的几何约束(较小的w)增强了迁移率。作者利用双从属方法推导了对外力响应的显式形式，用于淬火阱模型。观察到的迁移率增强发生在局域化时间分布无标度的低温区。

（谭宇涛）

Disorder-Induced Anomalous Mobility Enhancement in Confined Geometries

Dan Shafir and Stanislav Burov

Phys. Rev. Lett. 133, 037101 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.037101

据报道，最近发现的铁电向列 (NF) 液晶 (LC) 在低频下显示出介电常数实部 (ϵ′>10³) 的极大值。然而，Clark等人在 Phys. Rev. Res. 6, 013195 (2024) 中辩称，测量的是LC或电极表面绝缘层的电容，而不是液晶的电容。在本快报中，Adaka等人描述了在绝缘层厚度可变的电池中对NF材料进行介电光谱测量的结果。作者的测量定量验证了Clark等人的模型。此外，作者在具有裸露导电氧化铟锡表面的电池中进行的测量提供了NF相中ϵ_⊥∼10²的粗略估计。

Dielectric Properties of a Ferroelectric Nematic Material: Quantitative Test of the Polarization-Capacitance Goldstone Mode

Alex Adaka, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 038101 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.038101

由于缺乏时间反演对称性，非平衡相变的机制以复杂的方式依赖于系统的动态，所以它们特别难分析。更复杂的是，系统的稳态分布通常是未知的。在本快报中，使用几何最小作用量法 (gMAM) 的深度神经网络实现计算活性模型B的相图。这种方法揭示了1、2和3维中的非常规反应路径和成核机制，通过这些机制，系统在双节区在均质相和非均质相之间切换。Zakine等人的主要发现是：(i) 脱离相分离状态的平均时间在系统尺寸L中呈 (指数) 增长，但在维度1中随L呈非单调增长；(ii) 脱离均质状态的平均时间始终是有限的，这与Cates和Nardini最近的研究 [Phys. Rev. Lett. 130, 098203 (2023)] 一致；(iii) 在固定L时，活性项会增加均质相的稳定性，最终破坏大型但有限系统的双节线中的相分离。作者的结果对于活性物质系统尤其重要，其中组分数目几乎不超过10⁷并且有限尺寸效应很重要。

Unveiling the Phase Diagram and Reaction Paths of the Active Model B with the Deep Minimum Action Method

Ruben Zakine, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 038301 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.038301

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