PRL导读-2024年133卷07期

利用测量来演化量子波函数的量子电路为设计非传统纠缠动力学提供了一个新的、丰富的游乐场。在这里，作者介绍了一种混合的、非互易的装置，其特征是量子电路，其更新取决于经典动态主体的状态。在作者的例子中，电路由受经典N态Potts链控制的Majorana量子链表示，该链经历了对翻转。经典自旋的局部取向控制着是否允许在量子链上随机绘制局部测量值。这对纠缠增长施加了动态动力学约束，由N色环模型的传递矩阵描述。它通过SU(N)对称 Temperley-Lieb 哈密顿量或动力学约束表面生长模型对N分量高度场产生了等效的电路描述。对于N=2，作者发现L位点的半链纠缠向稳定轮廓S(L)~L^1/2扩散增长。对于N≥3的情况，动力学约束施加希尔伯特空间分裂，产生朝向S(L)~L^0.75的次扩散增长。这展示了经典动态主体的控制如何丰富量子电路中的纠缠动力学，为非互易混合电路架构中的新型纠缠动力学铺平了道路。

（刘承葛）

Power-Law Entanglement and Hilbert Space Fragmentation in Nonreciprocal Quantum Circuits

K. Klocke, J. E. Moore, and M. Buchhold

Phys. Rev. Lett. 133, 070401 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.070401

纠缠传播为理解量子多体动力学的平衡态和非平衡态提供了一个关键途径。例如，在随机酉演化中，纠缠熵通常接近一个称为Page值  的亚饱和值（其中  是纠缠熵的最大值，  是Page校正）。纠缠熵的弹道扩散通常出现在早期，在达到Page值之前就会偏离。在这项工作中，作者发现，使纠缠熵最大化的磁场强烈地诱导了量子自旋链中纠缠的持续弹道传播。纠缠熵的线性增长被证明会持续到达到最大  （以及平坦的纠缠光谱）。考虑到随机纯态对初始状态的扰动，证明了在这种最优控制下弹道扩散的鲁棒性和纠缠熵的增强。这些被认为是在这种纠缠下时间演化的自同构的结果，增强了随机纯态的最优控制。

（刘承葛）

Persistent Ballistic Entanglement Spreading with Optimal Control in Quantum Spin Chains

Y. Lu, P. Shi, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 070402 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.070402

在异常点附近沿闭环的手性态转移是非厄米物理学中许多违反直觉的现象之一。这一性质在量子物理学原理证明之外的应用是一个悬而未决的问题。在这项工作中，作者通过全量子刘维尔动力学证明了单重态和三重态贝尔态之间的手性态转换。至关重要的是，作者证明了这一性质可用于从可分离态以高保真度和大范围参数手性产生贝尔态。此外，作者还表明，通过后选择从动力学中去除量子跳跃可以从最初可分离的状态中产生近乎完美的贝尔态。作者的工作首次展示了手性态转移在量子信息处理中的应用，并展示了一种通过耗散工程控制纠缠态的新方法。

（刘承葛）

Chiral Bell-State Transfer via Dissipative Liouvillian Dynamics

S. Khandelwal, Weijian Chen, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 070403 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.070403

开放量子系统热力学中的一个关键问题是如何在系统与其环境之间分配熵、功和内能等热力学量。作者证明，熵非奇异的唯一划分是基于希尔伯特空间的划分，该划分将一半的系统-环境耦合分配给系统，另一半分配给环境。然而，量子功在希尔伯特空间划分下进行了非平凡的划分，作者推导出了一个功求和规则，该规则解释了远处的量子功。一旦这种非局域量子功得到适当的解释，系统的所有状态函数都被证明是路径无关的。作者的结果通过应用于与环境强耦合的受驱共振能级来说明。

（刘承葛）

Work Sum Rule for Open Quantum Systems

P. Kumar, C. M. Webb, and C. A. Stafford

Phys. Rev. Lett. 133, 070404 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.070404

作者考虑一个通过小的哈密顿扰动使之偏离平衡态的量子系统。基于线性响应理论的典型框架，作者推导出耗散功的完整生成函数的表达式。值得注意的是，作者发现所有关于分布的信息可以编码在一个单一的量中，即线性响应理论中的标准弛豫函数，从而为使用唯象模型研究复杂量子系统中的非平衡涨落开辟了新的途径。作者的结果建立了对于功统计的一系列精细的量子热力学限制，适用于微扰但可以任意快速的协议，并且不依赖于诸如慢驱动或弱耦合之类的假设。最后，作者的方法揭示了功统计中一个独特的量子特征，这源于潜在的零点能波动。这导致在短时间驱动下概率分布的离散度增加，这一特征可以被努力探测以见证量子热力学中的非经典效应。

（张皓玥）

Generalized Linear Response Theory for the Full Quantum Work Statistics

G. Guarnieri, J. Eisert, and H. J. D. Miller

Phys. Rev. Lett. 133, 070405 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.070405

监控随机电路由交替层组成，包括纠缠的双量子比特门和对一部分量子比特𝑝施加的投影单量子比特测量，这一主题近来引起了广泛关注。特别是，由此产生的稳态表现出从高相关的态（在𝑝<𝑝_c具有“体积律”纠缠）转变为局域化态（在𝑝>𝑝_c具有“面积律”纠缠）的相变。从实验上观测这种转变很困难，因为在系综层面上看不到这种变化。朴素地说，要观察到这种转变，必须重复实验，直到测量结果集本身重复，而这种可能性随测量数量的上升呈指数级减小。为了克服这个问题，作者提出了一个混合量子-经典算法，该算法创建了一个投影电路的基于矩阵乘积态的“幺正镜像”。多项式大小的张量网络可以表示具有面积律纠缠的量子态，因此幺正镜像可以很好地近似𝑝_c以上的实验态，但在其下则以指数级失败。因此，这种镜像的破裂可以准确指出临界点。作者概述了该算法及如何获得此类结果。作者提出了任何给定态的最大纠缠熵的界限，该态由矩阵乘积态很好地表示，并从该界限提出如何限制体积律相。作者考虑是否可以类似地从矩阵乘积态失败从而得到纠缠的下限。最后，作者展示了小量子比特数和带有随机Clifford门的监控电路的数值结果。

（张皓玥）

Detecting Measurement-Induced Entanglement Transitions with Unitary Mirror Circuits

Y. Yanay, B. Swingle, and C. Tahan

Phys. Rev. Lett. 133, 070601 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.070601

[编辑推荐] 在非厄米系统中，边界效应比厄米系统更明显。

非厄米趋肤效应，即哈密顿量的本征态主要局域在边界上，揭示了非厄米系统对边界条件的高度敏感性。在这里，作者在实验中观察到一种引人注目的由边界引发的动力学现象，称为非厄米边缘爆发，其特征是在非厄米时间演化中边界处尖锐的损失积聚。与本征态局域化不同，边缘爆发代表了一种在实时发生的、通用非厄米动力学现象。作者基于光子量子行走的实验不仅确认了这一现象的预测，而且揭示了其完整的时空动力学。作者对边缘爆发的观察为研究非厄米拓扑系统中丰富的实时动力学铺平了道路。

（张皓玥）

Observation of Non-Hermitian Edge Burst in Quantum Dynamics

Lei Xiao, Wen-Tan Xue, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 070801 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.070801

[Featured in Physics] 对迄今观测到的最亮伽马射线暴的分析表明，不同频率光的传播速度没有差异——这为某些违反广义相对论的行为施加了最严格的约束。

在2022年10月9日，高海拔宇宙线观测站（LHAASO）报告了对有史以来最亮伽马射线暴221009A非常早期TeV余辉的观测，在TeV带中记录了从伽马射线暴中所得的最高光子统计数据。作者使用此观测结果对真空中光速对能量的依赖性施加了严格限制，此依赖性是由一些量子引力（QG）理论所预言的洛伦兹不变性破缺（LIV）的表征。作者的结果表明，在95%的置信水平上，对于线性LIV效应，QG能标的下限为  >10   _­（  _­为普朗克能标）；而对二次LIV效应，此能标为  >6×10^-8   。此结果在二次LIV情形的约束相较之前的最佳的约束优化了5-7倍。

Stringent Tests of Lorentz Invariance Violation from LHAASO Observations of GRB 221009A

Zhen Cao et al. (LHAASO Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 133, 071501 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.071501

本文构建了一个旋转克尔黑洞的候选树图级的引力康普顿振幅，对于任何量子自旋𝑠=0,1/2,1，…，∞，从中我们提取出自旋矢量𝑆_𝜇中所有阶的相应经典振幅。我们使用了大量高自旋量子场论中的多种观点，例如质量规范不变性和无质量极限下的改进行为。手征场方法在确保正确的自由度以及为一般自旋写下紧凑的离壳相互作用方面特别有用。交互的简单性在自旋𝑠的结构中得到了回应康普顿振幅，我们使用自旋变量的齐次对称多项式。在可能的情况下，我们与文献中的广义相对论结果进行比较，可达到自旋的八阶。

Compton Amplitude for Rotating Black Hole from QFT

Lucile Cangemi, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 071601 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.071601

毫电荷粒子出现在扩展标准模型的几个模型中，但尚未被探测到。这些假想粒子可能是由强质子束撞击固定靶产生的。我们使用费米国家加速器实验室的MINOS洞穴中的SENSEI实验在2020年收集的数据，来搜索NuMI束中质子与固定石墨靶碰撞产生的超相对论毫带电粒子。SENSEI数据中不存在任何3到6个电子的电离事件，使我们能够对质量在30到380 MeV之间的毫电荷粒子施加世界领先的限制。这项工作还展示了利用低阈值探测器在束流实验中研究新粒子的潜力，并激发了专门为此目的设计的未来实验。

Search by the SENSEI Experiment for Millicharged Particles Produced in the NuMI Beam

Liron Barak et al. (SENSEI Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 133, 071801 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.071801

We report the results of the first search for    decays to the    final state using 711 fb⁻¹ of data collected at the ϒ(4𝑆) resonance with the Belle detector at the KEKB asymmetric-energy 𝑒⁺𝑒⁻ collider. The results are interpreted in terms of both direct baryon-number-violating    decay and    oscillations which follow the standard model decay   . We observe no evidence for baryon number violation and set the 95% confidence-level upper limits on the ratio of baryon-number-violating and standard model branching fractions    to be <2.7% and on the effective angular frequency of mixing 𝜔 in    oscillations to be <0.76  ps⁻¹ (equivalent to 𝜏_mix>1.3  ps).

Search for Baryon-Number-Violating Processes in    Decays to the    Final State

T. Gu et al. (Belle Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 133, 071802 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.071802

[Editors’ Suggestion] A search for the magnetic monopoles that carry 2 to 45 Dirac units of magnetic charge that could have been produced by heavy-ion collisions places world-leading limits on the monopole masses.

我们报告了LHC第一轮运行期间超外围Pb-Pb碰撞中产生的磁单极子（MM）的搜索情况。CMS实验相互作用区域周围的束管暴露于184.07μb^-1  的Pb-Pb碰撞中，在2011年12月至2013年其碰撞的质心能为2.76TeV。MoEDAL实验使用SQUID磁力计对其进行扫描，以寻找被捕获的MM。未观察到MM信号。这种搜索的两个显著特征是使用非常接近碰撞点的捕获体积和在重离子运行过程中产生的超高磁场，该磁场可以通过施温格效应产生MM。这两个优势使得人们可以对具有高磁荷的MM设置第一个可靠的、世界领先的质量限制。特别是，在2到45狄拉克单位范围内建立的限制是最强的，排除括质量高达80 GeV的MMs，置信度为95%。

MoEDAL Search in the CMS Beam Pipe for Magnetic Monopoles Produced via the Schwinger Effect

B. Acharya et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 071803 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.071803

对超新星核塌缩和中子星合并的现代流体动力学模拟不仅需要了解强相互作用物质的平衡特性，还需要了解系统的各种输运系数对扰动的响应。利用微扰和全息工具，我们在这里推导出了一个改进的弱耦合和一个新的强耦合结果，用于求解不成对夸克物质最重要的输运系数，即体粘度。这些结果被组合在一个简单的解析口袋公式中，该公式基于高密的微扰量子色动力学，但考虑了中子星密度下的非微扰全息输入，其中系统是强耦合的。该表达式可用于在天体物理相关温度和密度下对不成对夸克物质进行建模。

Estimate for the Bulk Viscosity of Strongly Coupled Quark Matter Using Perturbative QCD and Holography

Jesús Cruz Rojas, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 071901 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.071901

The COMPASS Collaboration performed measurements of the Drell-Yan process in 2015 and 2018 using a 190  GeV/𝑐 𝜋⁻ beam impinging on a transversely polarized ammonia target. Combining the data of both years, we present final results on the amplitudes of five azimuthal modulations, which correspond to transverse-spin-dependent azimuthal asymmetries (TSAs) in the dimuon production cross section. Three of them probe the nucleon leading-twist Sivers, transversity, and pretzelosity transverse-momentum dependent (TMD) parton distribution functions (PDFs). The other two are induced by subleading effects. These TSAs provide unique new inputs for the study of the nucleon TMD PDFs and their universality properties. In particular, the Sivers TSA observed in this measurement is consistent with the fundamental QCD prediction of a sign change of naive time-reversal-odd TMD PDFs when comparing the Drell-Yan process with deep inelastic scattering. Also, within the context of model predictions, the observed transversity TSA is consistent with the expectation of a sign change for the Boer-Mulders function.

Final COMPASS Results on the Transverse-Spin-Dependent Azimuthal Asymmetries in the Pion-Induced Drell-Yan Process

G. D. Alexeev et al. (COMPASS Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 133, 071902 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.071902

[Editors’ Suggestion] The measurements of the two- and three-particle energy correlators at LHC results in the most precise value of the strong coupling constant 𝛼_𝑠(𝑚_𝑍) obtained using jet-substructure observables.

Energy correlators that describe energy-weighted distances between two or three particles in a hadronic jet are measured using an event sample of √𝑠=13 TeV proton-proton collisions collected by the CMS experiment and corresponding to an integrated luminosity of 36.3  fb⁻¹. The measured distributions are consistent with the trends in the simulation that reveal two key features of the strong interaction: confinement and asymptotic freedom. By comparing the ratio of the measured three- and two-particle energy correlator distributions with theoretical calculations that resum collinear emissions at approximate next-to-next-to-leading-logarithmic accuracy matched to a next-to-leading-order calculation, the strong coupling is determined at the 𝑍 boson mass: 𝛼_𝑆(𝑚_𝑍)=  , the most precise 𝛼_𝑆(𝑚_𝑍) value obtained using jet substructure observables.

Measurement of Energy Correlators inside Jets and Determination of the Strong Coupling 𝛼_𝑆(𝑚_𝑍)

A. Hayrapetyan et al. (CMS Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 133, 071903 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.071903

Yeung等人基于RIKEN Nishina中心的放射性同位素束流工厂，首次研究了N = 126闭壳之上的丰中子重核的同质异能态谱学。他们在²¹³Tl和²¹⁵Tl中，分别观测到能量为985.3（19）keV和874（5）keV的低激发毫秒同质异能态。²¹³Tl中同质异能态的寿命为1.34（5）ms，²¹⁵Tl中同质异能态的寿命为3.0（3）ms，表明两个态的自旋宇称为11/2^-，主要成分是πh_11/2质子空穴组态。这两个同质异能态是由自旋宇称为17/2⁺的高激发同质异能态通过E1跃迁布居产生的，后者起源于πs_1/2质子空穴和^A+1Pb核芯8⁺辛弱数同质异能态的耦合。随着第二个νg_9/2中子轨道的占据，πh_11/2质子的有效单粒子能量增加，这使得πh_11/2和νg_9/2轨道之间的质子-中子相互作用显著降低，从而导致11/2^-态能量的降低。新的毫秒级同质异能态为双幻核²⁰⁸Pb之下、中子数N > 126这一几乎未被探索过的核区内的壳演化提供了首个实验观测。

First Exploration of Monopole-Driven Shell Evolution above the N = 126 Shell Closure: New Millisecond Isomers in ²¹³Tl and ²¹⁵Tl

T. T. Yeung et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 072501 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.072501

Kuşoğlu等人利用能量为8.5 MeV的¹⁰B(p, p’γ)¹⁰B*的反应，布居出了¹⁰B的激发态，并通过符合γ射线谱学研究了这些激发态的γ衰变。他们使用放置在反康普顿屏蔽罩中的大体积LaBr₃:Ce和CeBr₃探测器测量了出射的γ射线。从而可以观测到很弱的γ射线跃迁，例如，J^π = 0⁺、T = 1的同质异位相似态（IAS）与J^π = 3⁺、T = 0的基态之间的M3跃迁，以及J^π = 2₁⁺、T = 0的态与IAS之间的E2跃迁，即能够进行分支比在λ ≥ 10⁻⁴范围的测量。他们首次在¹⁰B中，通过γ谱学实验观测到了IAS衰变中相互竞争的M1和M3跃迁。实验结果和采用了最新局域位置-空间手征N³LO核子-核子相互作用的第一性原理无核芯壳模型计算进行了比较。计算结果正确再现了¹⁰B中束缚态的顺序，并与观测到的分支比和约化跃迁几率基本一致。

Direct Observation of Competing M1 and M3 Transitions in ¹⁰B

A. Kuşoğlu et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 072502 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.072502

作者利用量子轨迹研究了原子在超短强激光脉冲作用下的光电离动力学。这种方法提供了一个独特而统一的框架去研究含时势垒中的电子动力学。 作者的研究结果表明，量子轨迹为强场电离的几个关键方面提供了额外的见解，包括电离区间之间的转变，势垒下非绝热效应，电势能形状的影响以及过势垒电离的效率。

Strong-Field Ionization Phenomena Revealed by Quantum Trajectories

Taylor Moon, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 073201 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.073201

本文利用强度差分谱技术，在精细分辨的激光强度条件下，记录了小型氩团簇库仑爆炸电荷态分辨的离子能谱。因为对实验参数的广泛控制，作者能够确定纳米等离子体在给定强度之外的膨胀模式的显著变化。离子电荷状态和能量的同时表征揭示了激光强度的降低导致离子产率出现低能量削减，而不会在较高的通量下出现这种情况。外电离、复合、离子屏蔽和电离饱和现象的复杂相互作用有利于在低等离子体电子温度下表面驱动的膨胀。随着激光强度增加，作者观察到向体积驱动库仑爆炸的转变。

Transition from Surface to Volume Expansion in Argon Clusters Coulomb Explosion

D. Komar, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 073202 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.073202

作者研究了使用量子反馈控制冷却超冷原子气体的基本可行性。作者的文章表明，光学成像技术的分辨率和破坏性之间的补偿对反馈冷却的效果构成限制，且快速再热化对于冷却热气体是必要的。作者构建了一个简单的模型以确定由密度涨落的可见性、测量诱导的加热和三体原子复合共同影响而形成的反馈冷却极限。研究结果表明，反馈控制可以迅速将准二维几何形状的高温热云冷却到简并温度，与传统蒸发冷却相比，原子损失很小。作者的分析证实了反馈冷却超冷原子气体的可行性，为目前无法实现的新冷却区间提供了一种途径。

Fundamental Limits of Feedback Cooling Ultracold Atomic Gases

Zain Mehdi, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 073401 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.073401

在本文中，作者使用量子轨迹理论来模拟非相干激发原子系综的窄带宽超辐射激光的外差探测。为此，作者用二阶平均场理论描述系统动力学并解释随机测量的反作用。作者的模拟显示了外差测量如何打破相位对称性，如何通过随机相位和长时间相位相干性启动原子相干性。更重要的是，该理论允许直接模拟实验过程以提取光谱信息，无需用量子回归定理进行计算。

Conditional Dynamics in Heterodyne Detection of Superradiant Lasing with Incoherently Pumped Atoms

Huihui Yu, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 073601 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.073601

电磁波通过强耦合的两能级超导人工原子的波导传播表现出与原子叠加的不断演化。原子中的Rabi振荡是由单激发弛豫的结果，这同往返于场的光子吸收和受激发射对应。在这项研究中，作者用实验研究了经由与transmon量子比特强耦合的波导传输的场的含时行为。散射场与输入-输出理论的预测非常吻合。作者证明了由于原子的相互作用，传播场的时间演化包含了关于原子的所有信息。此外，作者从测量场的一阶关联函数中推导出非相干辐射分量的动力学。

Evolution of Propagating Coherent Pulses Driving a Single Superconducting Artificial Atom

A. V. Vasenin, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 073602 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.073602

作者提出一种使用里德堡镊子阵列对低强度太赫兹辐射进行放大检测的方案。该方案提供单光子灵敏度和低暗计数率。它分为两个阶段：在传感阶段，它利用高度激发的里德堡态之间的强烈的太赫兹范围跃迁来捕获单个太赫兹光子。在放大阶段，它利用里德堡促进机制，将单个太赫兹光子转换为里德堡激发的实质信号。本文讨论了基于实际原子相互作用参数的具体实现，建立了一个包含被捕获原子运动的综合理论模型，并利用张量网络方法研究了多体动力学。

Avalanche Terahertz Photon Detection in a Rydberg Tweezer Array

Chris Nill, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 073603 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.073603

孤子微梳的量子限制时序抖动一直被认为是基本噪声限制。在这里，作者通过在多模微谐振器中利用色散波动力学来超越这一限制。通过这些色散波提供的粘滞力，可以将量子极限制时序抖动抑制到更低的水平，从而形成微梳最终的基本噪声限制。作者的发现使得孤子微梳能够在量子区间进行相干调控，为利用孤子微梳合成超低噪声微波和光学信号提供了关键指导。

Self-Suppressed Quantum-Limited Timing Jitter and Fundamental Noise Limit of Soliton Microcombs

Xing Jin, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 073801 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.073801

光的能量流的拓扑特性从根本上来说是有趣的，可能会引入与定向光散射和光学捕获相关的新的物理现象。本文中，由波印廷矢量形成的类斯格明子结构，在自由空间中两对反向传播的圆柱形矢量涡旋光束的焦点区域显露出来。局域相位奇点的出现，以及不同场分量通过焦点的不同行波和驻波模式，导致了波印廷矢量的斯格明子纹理沿光传播方向的Néel-Bloch-Néel跃迁。使用模式化的幅度控制入射光束的波前，可以在一个富有前景的区域进一步调整波印廷矢量斯格明子的拓扑不变性。这项工作扩大了光学斯格明子家族，并在能量流相关应用中具有巨大的潜力。

Topological Structures of Energy Flow: Poynting Vector Skyrmions

Sicong Wang, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 073802 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.073802

非厄米物理极大地丰富了我们对非平衡现象的理解，揭示了新的效应，例如非厄米趋肤效应（NHSE），它深刻地变革了该领域。NHSE已经在具有非互易耦合的系统中得到预测，然而，这在实验中很难实现。如果没有非互易耦合，NHSE也可能出现在规范场和损耗或增益并存的系统中（例如，在Floquet非厄米系统中）。然而，这种Floquet NHSE很大程度上仍未在实验中得到探索。在这里，作者通过集成在硅光子平台上的周期调制光波导中实现了Floquet NHSEs。通过调控由周期性调制引起的人工规范场，观察到不同的Floquet NHSE相位，并揭示了它们丰富的拓扑转变。值得注意的是，作者发现了单极性NHSE相和非常规双极NHSE相之间的转变，这种转变伴随着NHSE的方向反转。在复准能空间中，能带绕组经历了从相同绕组的孤立环到具有相反绕组的链接环的拓扑变化，揭示了其背后的物理原理。作者的工作为Floquet NHSEs开辟了一条新道路，该路线源于规范场和耗散效应之间的相互作用，为操纵光和其他波提供了全新的途径。

Observation of Topological Transition in Floquet Non-Hermitian Skin Effects in Silicon Photonics

Zhiyuan Lin, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 073803 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.073803

Guo等人的研究表明，量子干涉效应可以增强超薄氧化铟锡(ITO)层钙钛矿串联太阳能电池中的相干电子传输。为了研究功率转换效率，他们基于含时薛定谔方程的有限差分时域解法构造了一个模型。模型的势包括一个虚部，用于模拟非相干散射造成的概率损失。结果与观察到的效率与ITO厚度的函数关系一致，表明设计已经优化。 

（冯盼君）

Quantum Interference at the Recombination Junction of Perovskite-Si Tandem Solar Cells Improves Efficiency

Yuzhen Guo et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 076201 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.076201

Understanding the interplay of interaction and disorder in quantum transport poses long-standing scientific challenges for theory and experiment. While highly controlled ultracold atomic platforms combining atomic interactions with spatially disordered lattices have led to remarkable advances, the extension of such controlled studies to phenomena in high-dimensional disordered systems, such as the three-dimensional Anderson metal-insulator transition has been limited. Kicked quantum gases provide an alternate experimental platform that captures the Anderson model in momentum space and features dynamical localization as the analog of Anderson localization. Here, we utilize a momentum space lattice platform using quasiperiodically kicked ultracold atomic gases to experimentally investigate interaction effects on the three-dimensional dynamical Anderson metal-insulator transition. We observe interaction-driven subdiffusion and a divergence of delocalization onset time on approaching the phase boundary. Mean-field numerical simulations show qualitative agreement with experimental observations, but with significant quantitative deviations.

Interaction Effects on the Dynamical Anderson Metal-Insulator Transition Using Kicked Quantum Gases

Jun Hui See Toh et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 076301 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.076301

[Featured in Physics] [编辑推荐]一种新器件可以高效地将微波光子流转变为电流，有利于量子信息技术的发展。

Stanisavljević等展示了一种高效、连续的微波光子-电子转换器。他们通过高动态电感无序超导体颗粒铝增强了光-物质相互作用以及微波光子与电子隧穿过程的耦合，从而使其具有大的量子效率(83%)和低的暗电流。由于强耦合，他们观察到线性和非线性光子辅助过程，其中两个、三个和四个光子在前所未有的低光强度下转化为单个电子。理论预测需要在量子主方程框架内对光子场进行量子化，从而可以复现出实验数据。这一实验进展为利用基于电荷探测技术高效探测单个微波光子奠定了基础。

（冯盼君）

Efficient Microwave Photon-to-Electron Conversion in a High-Impedance Quantum Circuit

O. Stanisavljević et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 076302 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.076302

[编辑推荐]通过将变分DFT的能量泛函作为神经网络的损失函数来进行无监督学习，而不是用DFT的预测来训练神经网络，从而获得材料性质的预测。

深度学习密度泛函理论（DFT）有望大大加快材料发现的速度，并有可能引起材料研究的大变革。然而，当前该领域的研究主要依赖于数据驱动的监督学习，这使得DFT和神经网络的发展彼此孤立。在本文中，Li等人提出了一个神经网络DFT的理论框架，它将DFT的变分计算和神经网络的优化统一起来，从而实现了物理信息的无监督学习。此外，他们还开发了一种包含深度学习DFT哈密顿量的微分 DFT 代码，并将自动微分和反向传播算法引入DFT，展示了神经网络DFT的能力。物理信息的神经网络建设不仅在精度和效率方面超越了传统方法，还为开发深度学习DFT方法提供了一个新的范例。

（冯盼君）

Neural-network Density Functional Theory Based on Variational Energy Minimization

Yang Li et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 076401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.076401

[编辑推荐]分子晶体管和量子点纳米结构中可以利用多体量子干涉来设计分数化的近藤任意子。

无论是纳米线断裂结中的实际单分子，还是耦合量子点器件中实现的人造分子，分子结都因其轨道复杂性、强电子相互作用、栅极控制以及与外部电子电路杂化产生的多体效应而具有独特的功能。逆向设计包括寻找能以最佳方式实现所需功能的候选结构。在本文中，Sen等人提出了一个逆向设计策略来描述分子结的广义量子杂质模型，并以此为例，表明可以利用多体量子干涉在简单的4位或5位分子片段中实现双通道近藤临界点。他们的研究结果显示出了相当高的近藤温度，这意味着熵和输运特征应该可以通过实验获得。 

（冯盼君）

Many-Body Quantum Interference Route to the Two-Channel Kondo Effect: Inverse Design for Molecular Junctions and Quantum Dot Devices

Sudeshna Sen et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 076501 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.076501

We propose a novel type of skin effects in non-Hermitian quantum many-body systems that we dub a “non-Hermitian Mott skin effect.” This phenomenon is induced by the interplay between strong correlations and the non-Hermitian point-gap topology. The Mott skin effect induces extreme sensitivity to the boundary conditions only in the spin degree of freedom (i.e., the charge distribution is not sensitive to boundary conditions), which is in sharp contrast to the ordinary non-Hermitian skin effect in noninteracting systems. Concretely, we elucidate that a bosonic non-Hermitian chain exhibits the Mott skin effect in the strongly correlated regime by closely examining an effective Hamiltonian. The emergence of the Mott skin effect is also supported by numerical diagonalization of the bosonic chain. The difference between the ordinary non-Hermitian skin effect and the Mott skin effect is also reflected in the time evolution of physical quantities; under the time evolution spin accumulation is observed while the charge distribution remains spatially uniform.

Non-Hermitian Mott Skin Effect

Tsuneya Yoshida et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 076502 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.076502

Understanding topological matter in the fractional quantum Hall (FQH) effect requires identifying the nature of edge state quasiparticles. FQH edge state at the filling factor ν=2/3 in the spin-polarized and unpolarized phases is represented by the two modes of composite fermions (CF) with the parallel or opposite spins described by the chiral Luttinger liquids. Tunneling through a quantum point contact (QPC) between different or similar spin phases is solved exactly. With the increase of the applied voltage, the QPC conductance grows from zero and saturates at e²/2h while a weak electron tunneling between the edge modes with the same spin transforms into a backscattering carried by the charge q=2/e quasiparticles. These unusual quasiparticles and conductance plateau emerge when one or two CF spin-polarized modes in the QPC tunnel into a single mode. We propose experiments on the applied voltage and temperature dependence of the QPC conductance and noise that can shed light on the nature of edge states and FQH transport.

Unusual Quasiparticles and Tunneling Conductance in Quantum Point Contacts in ν=2/3 Fractional Quantum Hall Systems

Vadim Ponomarenko et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 076503 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.076503

通常在临界点处出现的共形对称性会在重整化群不动点碰撞时消失。最近有人提出，碰撞后实不动点会过渡到复平面，成为复共形场理论(CFTs)所描述的复不动点。虽然这个想法很有说服力，但在微观模型中直接证明这种复共形不动点仍然是要求很高的。此外，这些具体的模型有助于解开复杂CFT的奥秘，并阐明各种有趣的物理问题，包括统计力学中的弱一阶转变和规范理论的共形窗口。在本文中，Tang等人成功地解决了(1+1)维量子五态Potts模型面临的这一复杂的挑战，该模型的相变长期以来一直被认为是弱一阶的。通过增加额外的非厄米相互作用，他们成功地确定了位于复参数空间的两个共轭临界点，在这些点上消失的共形性以一种复杂的方式得到了恢复。具体来说，他们明确地证明了复 CFT 的径向量子化，并计算了算子谱以及之前未知的新算子积展开系数。

（冯盼君）

Reclaiming the Lost Conformality in a Non-Hermitian Quantum 5-State Potts Model

Yin Tang et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 076504 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.076504

[编辑推荐]利用限制在薄势阱（砷化镓半导体）中的高迁移率电子来识别马约拉纳边缘模，这可能是马约拉纳准粒子的证据。

长期以来，人们一直预测偶数分母分数量子霍尔（FQH）态𝜈𝜈ν=5/2 和 ν𝜈=7/2态中包含非阿贝尔准粒子。它们目前的载能中性模式隐藏在惯常的电导测量中，因此激发了对所有载能模式都很敏感的热传输测量。虽然过去的 “双端 ”热导（𝑘𝑘k_2tT𝑡𝑇）测量已经证明了ν𝜈=5/2 FQH 态的非阿贝尔性质，但它们可能容易受到反向传播边缘模间缺乏热平衡的影响。在这里，Paul等人报导了对𝜈ν=5/2 和 𝜈ν=7/2态的一种新的热霍尔电导测量，对边缘模间的平衡不敏感。他们验证了态的非阿贝尔性质，两种态都支持单个上游马约拉纳边缘模（因此是粒子-空穴Pfaffian序）。虽然目前的数值研究预测了不同的拓扑阶次，但这一贡献应该可以激发进一步的理论研究。

（冯盼君）

Topological Thermal Hall Conductance of Even-Denominator Fractional States

Arup Kumar Paul et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 076601 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.076601

具有实耦合的二维Q态Potts模型在Q>4时具有一阶相变。作者研究了一个以Q为连续参数的环模型实现。该模型允许在Q=4处临界不动点和三临界不动点的碰撞，然后在Q>4时出现复共形不变理论，甚至在合适的复耦合常数下出现复数Q。对于Q≤4，所有的临界指数都可以作为已知精确结果的解析延拓得到。作者使用传输矩阵计算详细验证了Q=5的情况。

(谭宇涛)

Lattice Realization of Complex Conformal Field Theories: Two-Dimensional Potts Model with Q>4 States

Jesper Lykke Jacobsen and Kay Jörg Wiese

Phys. Rev. Lett. 133, 077101 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.077101

[Featured in Physics] [编辑推荐] 一个磁铁和线圈系统揭示了声波在主介质弹性突然改变时的反射和折射。

本文中，作者展示了声子晶格中声波时间折射的实验演示。接地刚度的阶跃变化导致所谓的时间边界上的群速度出现不连续变化。这导致拥有恒定波长入射信号的频率转换。作者利用该系统构建了经典 Snell 和 Fresnel 关系的时间边界的声子模拟，并提供了时间折射的证据。最后，作者提出实现可调慢声音的能力的系统。

（高文婷）

Temporal Refraction in an Acoustic Phononic Lattice

Brian L. Kim, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 077201(2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.077201

最近，Josserand等人提出了一个用于有限时间奇点介导的湍流的随机非线性薛定谔模型[Phys. Rev. Fluids 5, 054607 (2020)]。在这里，作者使用瞬子计算来量化极端涨落对能量耗散率统计的影响。虽然单独考虑瞬子的贡献是不足的，但当包括高斯涨落和相应的零模式时，作者与直接模拟结果具有极好的一致性。在准奇异事件支配湍流统计时，涨落对于获得正确的缩放是极重要的。

（高文婷）

Instantons, Fluctuations, and Singularities in the Supercritical Stochastic Nonlinear Schrödinger Equation

Sumeja Bureković, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 077202 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.077202

作者提出了一种数据驱动的方法来学习复杂系统的随机约化模型，这些模型保留了具有齐次核的标准广义朗之万方程以外的状态相关记忆。所构建的模型通过共同学习一组状态特征和特征之间的非马尔可夫耦合，自然地对异构能量耗散进行编码。数值结果表明了标准广义朗之万方程的局限性，以及在预测与构象弛豫和跃迁相关的分子动力学中被广泛忽视的状态依赖性的重要作用。

（谭宇涛）

Data-Driven Learning of the Generalized Langevin Equation with State-Dependent Memory

Pei Ge, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 077301 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.077301

[Featured in Physics] [编辑推荐] 一种新的计算结度（knottiness）数学方法可以帮助提高地铁和道路系统以及其他物理网络的运输效率。

物理网络的连接不能交叉，这往往迫使网络布局进入非最优纠缠态。本文中，作者将网络结构定义为网络的二维投影，并提出平均交叉数作为网络纠缠度的度量。作者解析地得出平均交叉数与网络密度、平均连接长度、度异质性和社区结构的依赖关系，并表明预测准确地估计了网络模型和真实物理网络的纠缠度。

（谭宇涛）

Measuring Entanglement in Physical Networks

Cory Glover and Albert-László Barabási

Phys. Rev. Lett. 133, 077401(2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.077401

Goychuk等人考虑由耗能活性过程驱动的非均质聚合物，这些过程编码了非热冲击的时间模式。作者发现，这种通过沿聚合物的张力传播的时间激发程序可以有效地耦合不同的聚合物位点。因此，远处的位点表现出相关的运动，将聚合物折叠成特定的构象，这是由活性过程的局部作用及其沿聚合物的分布决定的。有趣的是，被时间延迟回波抵消的活性冲击可以诱导活性聚合物的强烈压缩。

Delayed Excitations Induce Polymer Looping and Coherent Motion

Andriy Goychuk, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 078101 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.078101

[Featured in Physics] [编辑推荐] 带电通道中的门控流：对纳米通道壁进行电斑图化可以提供创建“阀门”的途径，从而突然改变带电流体流过纳米流体装置的速度。

Curk等人研究了电解质通过装饰有表面电荷模式的刚性纳米通道的流动。采用格子波尔兹曼和耗散粒子动力学方法以及分析理论，作者表明电流体动力学耦合导致两种不同的流动状态。在中等离子浓度、通道宽度和静电耦合强度下，观察到慢速、离子和快速泊肃叶流之间的不连续过渡。这些发现表明了设计包含典型水性电解质的纳米通道的途径，这些通道表现出数字开关通量响应，这可能对纳米流体和离子电子应用有用。

Discontinuous Transition in Electrolyte Flow through Charge-Patterned Nanochannels

Tine Curk, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 078201 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.078201

Rana和Golestanian研究了非互易Cahn-Hilliard模型的缺陷解决方案。作者发现两种缺陷，具有单位量级拓扑电荷的螺旋和拓扑中性标靶。这些缺陷产生径向向外的行波，从而破坏了奇偶性和时间反演对称性。对于给定强度的非互易性，选择具有唯一渐近波数和振幅的螺旋和标靶。作者使用大规模模拟来表明，在低非互易性α下，无序状态演变为准稳态螺旋网络。随着α的增加，作者观察到主要由标靶组成的网络。超过临界阈值α_c，缺陷网络到行波的无序—有序转变就会出现。这一转变以全局极性序的急剧上升为标志。

Defect Solutions of the Nonreciprocal Cahn-Hilliard Model: Spirals and Targets

Navdeep Rana and Ramin Golestanian

Phys. Rev. Lett. 133, 078301 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.078301

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