序
言
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普通物理：统计与量子物理
责编：涂展春
偶极玻色-爱因斯坦凝聚体的
各向异性超流行为
Wenzel等人对强磁偶极相互作用的162Dy的玻色-爱因斯坦凝聚体进行了偶极超流的输运测量。用移动的吸引激光束通过凝聚体，他们观测到了超流的各向异性特征。这个观测结果与破坏无耗散流的各向异性临界速度是相容的。由于朗道判据，该结果可以直接与低偶极激发谱的各向异性项联系起来。此外，加热速率在临界速度之上反映了同样的各向异性。他们的观测非常完美地与基于G-P方程的模拟结果相一致，凸显了宏观输运性质的偶极相互作用效应，表明了耗散的各向异性。（刘宁）
Anisotropic Superfluid Behavior of a Dipolar Bose-Einstein Condensate
Matthias Wenzel, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 030401 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.030401
基于摇晃二维晶格微移动控制的
玻色-爱因斯坦凝聚体中的
依赖于密度的规范场的观测
Clark等人论证了量子气体原子之间的相互作用可以诱导出依赖于密度的规范场。在调制的二维光学晶格中，规范场来源于原子相互作用和微移动之间的同步耦合。作为第一步，他们展示了在两个方向上晶格的相干摇晃可以与原子的动量、相互作用耦合，并且会破坏晶格的四重对称性。然后他们通过调节相互作用强度与晶格摇晃同步，从而制造了一个完全由相互作用引起的规范场。当凝聚体加载到这个摇晃的晶格上，规范场会优先将系统预置到依赖于调制相的不同准动量基态。这些可以被微移动精密控制的由相互作用引起的场，将会为凝聚态物理学或其他方向的新量子现象的建模提供基础。（刘宁）
Observation of Density-Dependent Gauge Fields in a Bose-Einstein Condensate Based on Micromotion Control in a ShakenTwo-Dimensional Lattice
Logan W. Clark, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 030402 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.030402
二维的有限温无序玻色子
Bertoli等人研究了有限温度情况下二维弱相互作用玻色气体在随机势中的相变，他们确定了超流体、正常流体、绝缘相，并且构建了相图。在零温时，有一个三相共存的三临界点。势阱能垒的能量分布的截断，这一在冷原子系统中的常见现象，限制了局域化长度的增长。与热力学极限下的行为不同，绝缘相在任何温度下都会出现。（刘宁）
Finite-Temperature Disordered Bosons in Two Dimensions
G. Bertoli, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 030403 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.030403
软核长程相互作用的自旋轨道耦合
玻色气体中的手性超固体
手征性代表了物体与它镜像的不相同所刻画的对称破缺，在众多的科学领域中引起了高度的关注。最近在冷原子气体中实现了自旋轨道耦合，为研究手性量子态提供了一种新观点。Han等人证明，自旋轨道耦合与原子间软核长程相互作用的联合效应可以引起一种独特的超固体相。自发出现的粒子环流破缺了超固体相中的手征对称性。这意味着，在既没有旋转也没有等效磁场情况下，产生了一个有限大小的角动量。该角动量的方向可以通过调整自旋轨道耦合或者原子之间作用力来改变。本文预测的手性超固体相有望在有自旋轨道耦合的Rydberg-dressed玻色-爱因斯坦凝聚体的实验中被观测到。（刘宁）
Chiral Supersolid in Spin-Orbit-Coupled Bose Gases with Soft-Core Long-Range Interactions
Wei Han, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 030404 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.030404
两超导体之间卡西米尔力的测量平台
两个紧密放置的物体之间出现的卡西米尔力的实验验证，在过去20多年里已经被实现。推广卡西米尔理论，对两个接近转变温度的超导膜之间的卡西米尔力的研究，给出了一些相互矛盾的预测。迄今为止，还没有实验可以去检验这些理论，部分原因是很难在调整两超导体紧密靠近的情况下仍然能够得到它们之间的力不依赖于温度的数值。在本文中，Norte等人提出了一个基于光力学腔与接地超导电容相结合的芯片平台。此平台可以克服上述挑战，为探测两个紧密放置的独立超导体之间的卡西米尔力提供了可能性。作者也进行了初步测量，表明这些设备有能力去探测卡西米尔力与超导电性这两种广泛存在的量子效应之间的相互影响。（刘宁）
Platform for Measurements of the Casimir Force between Two Superconductors
R. A. Norte, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 030405 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.030405
采样复杂性中的动力学相变
Deshpande等人研究了近似采样量子系统的复杂性。这除了可以证明量子计算的优势，还能够检测相变。对于演化由空间局域的二次型玻色子哈密顿量决定的系统，作者把采样复杂度视为时间t的函数。他们发现，如果要求近似采样在经典意义上是高效的，则t的上界与玻色子数量n存在标度关系。此外，考虑到Aaronson-Arkhipov猜想，Deshpande等人还得到了t的下界与玻色子数量n的标度关系，此时玻色采样问题中的任意实例都会简化到这个问题，因此也预示着问题的复杂性。这样，可以在采样复杂性问题上建立动力学相变。Deshpande等人的研究更进一步表明，处在安德森局域化相的系统在任意长的时间内通常是易于采样的。上述结果可以通过基于哈密顿量的参数将物理系统的相进行分类这一视角来理解。于是，可以结合数学物理和计算复杂性来理解凝聚态物质、原子、分子和光学系统的行为。（马欣然）
Dynamical Phase Transitions in Sampling Complexity
Abhinav Deshpande, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 030501 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.030501
用超导量子电路验证任意子
Braiding统计的拓扑鲁棒性
任意子是出现在二维空间的准粒子，其拓扑性质被认为对于局域微扰是鲁棒的，因此为容错量子计算带来希望。在这篇文章中，Song等人提出了用超导量子电路来在实验上证明任意子braiding统计路径的独立性。该电路对应于环面代码模型的7量子比特版本。他们制造了该模型的基态，实现了态的保真度0.688±0.015。用单一量子比特旋转实现任意子激发和braiding的串行操作。通过沿着两条不同但拓扑等价的路径，环绕一个任意子激发到另一个激发上，可验证braiding的鲁棒性：两者揭示了非平凡π相位移动，这是阿贝尔1/2任意子的特点，在Ramsey型干涉测量中可达到99%的相准确度。（刘宁）
Demonstration of Topological Robustnessof Anyonic Braiding Statistics with a Superconducting Quantum Circuit
Chao Song, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 030502 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.030502
采用高斯玻色采样寻找稠密子图
玻色采样器是展示量子霸权的最佳候选，然而其解决实际问题的应用却没能被很好地理解。本文表明高斯玻色采样（GBS）能够被用于稠密子图的识别。在NP困难的最稠密k子图问题上，Arrazola等人发现随机算法被GBS增强了，能够以高概率选择稠密子图。这些发现依赖于图密度和完美匹配数（Hafnian枚举）之间的关系，完美匹配数是一个在GBS中决定采样概率的相对量。Arrazola等人构建了GBS增强的随机搜索和模拟退火算法，并通过GBS数值模拟应用它们去识别一个有30个顶点的图中最稠密的子图，以此检验上述发现。（马欣然）
Using Gaussian Boson Sampling to Find Dense Subgraphs
J. Arrazola and T. Bromley
Phys. Rev. Lett. 121, 030503 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.030503
多体系统中的测量淬火
测量是区分经典与量子物理的核心概念之一。与经典系统不同，作为波函数塌缩的后果，对量子系统的测量剧烈地改变该系统。Bayat等人认为，利用这种特征可以在不改变多体系统的哈密顿量的情况下引发该系统的淬火动力学。重要地是，不必使用专用的宏观设备来引起淬火——而仅使用少量的关键测量设备——预期有更容易执行、更能阻止退相干的方案。Bayat等人通过几个案例研究表明，对于光谱学和探究临界量子杂质多体系统的非平衡标度律来说，他们的方案除了能减少退相干外，还拥有其他决定性的优势。（刘宁）
Measurement Quench in Many-Body Systems
Abolfazl Bayat, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 030601 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.030601
量子集体模式中的反常热化
Relaño表明似乎热化态仍然保留了关于它们过去的重要信息，这些信息可以通过非平衡过程的实验来追踪。他给出了微正则量子Crook定理的一个条件，并且通过数值实验来检测该条件。在Lipkin-Meshkov-Glick模型中，两种不同的程序导致相同的平衡态，但给出非平衡功的不同统计。在Dicke模型中，对于相同非平衡方案的两种不同轨迹产生不同的功统计。在所有情形下，微正则平均值对物理可观测量的期望值提供了正确的结果，而微正则量子Crook定理在其中一些情形失效。由此得出的结论是：在验证系统是否被恰当热化时，检测量子涨落定理是必要的。（刘宁）
Anomalous Thermalization in Quantum Collective Models
Armando Relaño
Phys. Rev. Lett. 121, 030602 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.030602
非简谐势阱中
费米子动量的多临界边缘统计
Doussal等人计算了势阱中N个无相互作用费米子动量的联合统计，着重关注接近费米边缘最大值pmax处的情况。对于一维简谐势阱，动量和位置扮演的角色是对称的，于是动量的联合统计等价于位置的联合统计。尤其地，pmax和xmax的分布都是Tracy-Widom型的。在本文中，Doussal等人展示了在势场的极小值附近V(x)∼x2n(n>1)出现新颖的动量边缘统计。这些结果是基于对显式Airy核的推广。pmax的涨落是由新的普适分布决定的，这种分布取决于非线性微分方程的第二Painlevé层级第n个元，与多临界随机矩阵模型相关。最后，作者讨论了推广到有限温的情况以及在冷原子中可能的实验指征。（刘宁）
Multicritical Edge Statistics for the Momenta of Fermions in Nonharmonic Traps
Pierre Le Doussal, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 030603 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.030603
量子麦克斯韦妖的信息获取与丢失
Naghiloo等人使用受驱动的超导量子比特的连续弱测量从实验上研究了量子麦克斯韦妖的信息动力学。麦克斯韦妖可以追踪量子比特的单个量子轨迹。Naghiloo等人展示了麦克斯韦妖如何获取信息、利用量子相干反馈将信息转化为功。他们利用沿着单一轨迹获得的信息，证明了带有反馈的量子涨落定理的正确性。他们尤其证实了在非理想测量中，量子反作用（backaction）可以导致信息的丢失。此外，他们还通过改变初始量子比特的纯度，探测了在信息获取和丢失之间的转变。（刘宁）
Information Gain and Loss for a Quantum Maxwell’s Demon
M. Naghiloo, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 030604 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.030604
信息几何学的随机热力学阐释
近年来，信息与热力学的统一理论在随机热力学的背景下已经被广泛地讨论。统一理论揭示了信息论对于理解远离平衡态的系统的非稳态动力学是有用的。在本文中，Ito发现了随机热力学与信息理论之间一个新的联系。通过应用这一发现，可以把信息几何学的一个不等式解释为在速度和热力学成本之间的热力学不确定关系。这个信息几何学不等式被用于一个生物化学酶反应的热力学模型的数值计算。（刘宁）
Stochastic Thermodynamic Interpretationof Information Geometry
Sosuke Ito
Phys. Rev. Lett. 121, 030605 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.030605
可积的特罗特化：
局域守恒定律和边界驱动
Vanicat等人讨论了用来构建相互作用晶格模型的一个实时可积特罗特化的一般程序。他们考虑了自旋1/2链，其动力学由各向同性海森堡哈密顿量来描述。对于周期性边界条件，局域守恒定律可以从非齐次转移矩阵导出，并且可以构建伪转动算符（boost operator）。在连续时间极限下，这些局域荷会变为众所周知的海森堡链的运动积分。在简单的Kraus表象中，他们检验了非平衡设置，其中可积元胞自动机由边界上的随机过程所驱动。他们明晰地展示了如何由交错矩阵乘积拟设写出精确的非平衡稳态密度矩阵。对于周期边界条件，他们还提出了准局域守恒定律。这个简单的特罗特化方案为利用俘获离子或原子的光学装置对晶格模型进行实验模拟提供了一个有用的工具。（刘宁）
Integrable Trotterization: Local Conservation Laws and Boundary Driving
Matthieu Vanicat, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 030606 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.030606
引力与天体物理
导读：郭敏勇；责编：高思杰
利用负有效质量的自旋系统克服
引力波探测器中的标准量子极限困难
测量的量子反作用(QBA)限制了对自由粒子运动的观察精度。这种深刻的影响，在量子力学的早期被称为“海森堡显微镜”，测量灵敏度和QBA之间的平衡导致了标准量子极限(SQL)的存在。文章中，作者在量子参考系中考虑了带负有效质量粒子运动的测量，因为这种测量不受QBA影响。结果发现，对自由粒子扰动的测量可以超过SQL。虽然自由粒子运动在QBA限制下的观测极具挑战性，但是在一些实验装置中，这种效应反而发挥至关重要的作用，如引力波探测器(GWD) LIGO或者Virgo。最近关于引力波观测的报道为宇宙学和天体物理学开辟了新的视野。因为在相关条件下可以被当作是自由粒子，他们为在引力波探测器上进行的对引力波效应的QBA-规避测量，提供了一个总体思路和详细的数值分析。测量由两束纠缠光束完成，分别指示GWD和辅助原子自旋系统，其中辅助原子自旋系统可看作负有效质量粒子。他们发现，在相关条件下，所有感兴趣的频段上，引力波探测器的灵敏度在m/√Hz时可以被提高6dB。
Overcoming the Standard Quantum Limit in Gravitational Wave Detectors Using Spin Systems with a Negative Effective Mass
F. Ya. Khalili and E. S. Polzik
Phys. Rev. Lett. 120, 031101 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.031101
由类轴粒子暗物质和暗光子
驱动的晚期磁场产生
在本文中，作者提出了一种e+e−湮灭后产生原始磁场的机制。在他们提出的机制中，涉及到一种超轻类轴粒子(ALP)，这种类轴粒子构成了暗物质粒子和暗U(1)X规范波色子，而后者是为了解决宇宙等离子体导电性带来的困难引入的。在他们的方案中，相干振荡的ALP放大了暗光子场，部分放大的暗光子场通过ALP诱导的磁混合后转换成普通磁场。当ALP质量范围为10−21eV≲mϕ≲10−17eV时, 通过他们的机制可以产生磁场B∼10−24 G(mϕ/10−17eV)5/4，相干长度为λ∼(mϕ/10−17eV)−1/2kpc，该磁场大到可以为银河系磁场提供来源。这种机制也预言了一种暗U(1)X电磁场，EX∼BX∼80 nG(mϕ/10−17eV)−1/4。如果引入ALP以及普通光子和暗光子态的混合，这可能会产生一些有趣的天体物理或宇宙学现象。
Late-Time Magnetogenesis Driven by Axionlike Particle Dark Matter and a Dark Photon
K. Choi, H. Kim and T. Sekiguchi
Phys. Rev. Lett. 120, 031102 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.031102
宇宙微波背景Rayleigh-Jeans尾部中
存在新物理的可能性
文章中，作者发现，尽管宇宙微波背景(CMB)光谱主要部分的形状有严格的限制，但是对Rayleigh-Jeans（RJ）尾部(ω≪TCMB)的处理仍然有很大的修改空间。他们构造了明确的新物理模型，使得RJ尾部的光子数增加了一个数量级（或更大）。这可以通过现有的和即将进行的旨在发现宇宙学21厘米发射或吸收信号的实验验证。这类模型给定了不稳定粒子A′对暗光子的衰变，而且A′质量小，mA′∼10−14–10−9eV，有非零带电磁的混合角ε，并且能量远小于TCMB。暗光子的非热数密度可以比CMB光子的数密度高许多个数量级，甚至，对于小到ε∼10−9时，A′→A震荡小概率事件的发生，也会明显增加RJ光子数。特别地，他们表明，在红移区间20<><>内，暗光子共振变成常规光子的机制，可以初步用来解释最近发现的21厘米光子吸收信号强于预期的现象。他们提出了一种实现这种可能性的模型，在这种模型中，meV质量的暗物质衰变为暗光子，并且其寿命比宇宙的年龄还长。
Room for New Physics in the Rayleigh-Jeans Tail of the Cosmic Microwave Background
Maxim Pospelov, et al.
Phys. Rev. Lett. 120, 031103 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.031103
基本粒子与场论
责编：晁伟、刘晓辉
量子手征高自旋引力
最近Ponomarev等人构建了一个四维平坦空间的高自旋引力的例子。他们的理论是手征的，作用量是在光锥规范下给出的。该理论有一些弦的特征，比如说，允许有Chan-Paton因子。本文作者证明了无论是在经典层面还是量子层面该理论都是自恰的。虽然相互作用不是平凡的，由于耦合阴谋，所有的树图振幅在壳时都为零。并且圈图修正也都为零。因此完整的量子S矩阵元为1并且理论与大量的不可行理论相容。这一点提供了首个带有量子相互作用的高自旋引力的一个作用量。作者论证了在反德西塔空间中的高自旋引力应该有同样的性质。
Quantum Chiral Higher Spin Gravity
Skvortsov, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 031601 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.031601
量子手征高自旋引力
最近Ponomarev等人构建了一个四维平坦空间的高自旋引力的例子。他们的理论是手征的，作用量是在光锥规范下给出的。该理论有一些弦的特征，比如说，允许有Chan-Paton因子。本文作者证明了无论是在经典层面还是量子层面该理论都是自恰的。虽然相互作用不是平凡的，由于耦合阴谋，所有的树图振幅在壳时都为零。并且圈图修正也都为零。因此完整的量子S矩阵元为1并且理论与大量的不可行理论相容。这一点提供了首个带有量子相互作用的高自旋引力的一个作用量。作者论证了在反德西塔空间中的高自旋引力应该有同样的性质。
Quantum Chiral Higher Spin Gravity
Skvortsov, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 031601 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.031601
原子核物理
责编：耿立升
每核子对质心能量√sNN=7.7, 11.5, 14.5,
19.6, 27, 39, 62.4 GeV的Au+Au
对撞中的喷柱淬火效应的束流能量依赖
Adamczyk等人测量了每核子对质心能量√sNN=7.7, 11.5, 14.5, 19.6, 27, 39, 62.4GeV的Au+Au对撞中产生的带电强子以及p+(-),k+(-)和p(p¯)的核修正因子RCP。他们观测到在高横向动量以及高质心对能量时带电强子的净抑制（核修正因子RCP<>）会随着能量的降低平滑地演变为净增强（核修正因子RCP>1）。该趋势是由p介子谱所主导的，同时也与k 介子谱非常类似。尽管质子在高横向动量处的核修正因子RCP的大小的确依赖对撞能量，但是在任何对撞能量下，质子和反质子在高横向动量处的核修正因子 RCP都不会小于1。与喷柱淬火比导致净增强（核修正因子RCP>1）的一系列现象增长更快的想法一致，研究发现，高横向动量时利用两体对撞归一后的产额随着对撞中心度的演变趋势也是非单调的。（肖杨）
Beam Energy Dependence of Jet-Quenching Effects in Au+Au Collisions
at√sNN=7.7, 11.5, 14.5, 19.6, 27, 39, and 62.4 GeV
L. Adamczyk et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 032301 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.032301
利用子空间学习进行本征矢延伸
[编辑推荐语]一个解决多体量子计算的新方法。
量子物理中一个常见的挑战是在一个非常大以至于对一般矢量的线性代数运算都无效的矢量空间下寻找哈密顿量矩阵的极值和本征矢。针对这个问题发展了很多有效的方法，但是当哈密顿量矩阵中的某些控制参数超过阈值的时候，这些方法一般都会失效。在本文中，Frame等人展示了一个能够突破这些方法限制的新技术，称为本征矢延伸。这个技术的关键点在于，虽然一个本征矢处在一个具有很多维的线性空间中，但是由哈密顿量矩阵元的微小改变带来的本征矢改变的轨迹可以用一个低维度的矢量来很好地近似。他们采用分析函数理论对此加以证明，并提出一个求解极值本征矢的算法。他们用来源于量子多体理论的很多例子对该方法做了检验。（王亚坤）
Eigenvector Continuation with Subspace Learning
Dillon Frame et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 032501 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.032501
镜像能量差中的中子皮效应：
23Mg-23Na案例研究
沿着镜像核23Mg-23Na的转动晕态，Boso等人测量了同位旋为1/2的23Mg-23Na镜像核中相似态之间的能量差。这使得他们可以寻找源于同位旋对称性破缺相互作用（ISB）和/或者形状改变的效应。在壳模型框架下，采用成功应用于f7/2壳原子核的方法，他们对实验数据进行了解释。结果表明，为了再现实验数据，有必要引入和f7/2壳所采用的相同类型的唯象同位旋对称性破缺相互作用。在本文中，他们第一次应用了一种新颖（从镜像能量差中导出中子皮）的描述，该描述依赖于所采用的从真实的电荷相关的手征核子-核子势导出的有效相互作用。这一分析提供了两个重要的结果：（i）镜像能量差能够给出对中子皮的直接深入了解；（ii）沿着转动带，中子皮的改变与中子和质子s1/2 “晕”轨道的占据有很强的关联。（王亚坤）
Neutron Skin Effects in Mirror Energy Differences:The Case of 23Mg-23Na
A. Boso et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 032502 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.032502
原子、分子与光学
导读：宋新秀；责编：张文凯
频率叠加态可直接预测
谱域中的多光子干涉
多光子干涉是光子量子信息处理和量子模拟的核心，通常需要多个非经典光源，然后对其模式进行幺正变换。本文通过实验观察到由单个硅波导产生的四光子过程中的干扰，其中不同模式是六个频率通道。不需要幺正变换，而是去配置源的频率相关性，从而使得光子在多个通道上以叠加态生成，并且无需进一步操纵就可以看到干涉效应。源的频率相关性还意味着它能有效地充当多对光子源，在不同的光谱模式下产生光子，且这些光子相互可以干涉。这表明联合光谱工程是一种控制复杂量子光子态的工具，不存在实现空间上独立的光源或大型幺正干涉仪的困难，这在多光子干涉的各种应用中具有实用价值。
Multiphoton Interference in the Spectral Domain by Direct Heralding of Frequency Superposition States
B. Bell and B. Eggleton
Phys. Rev. Lett. 121, 033601 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.033601
光学捕获纳米粒子在真空中的GHz旋转
[高亮文章]两个研究团队同时分别报导了纳米级粒子的旋转速度可超过每分钟600亿转，这是已知物体的最快旋转速度，有可能被用来探测量子真空。
本文报道了通过将光的自旋角动量转化为粒子的机械角动量来在真空中旋转光学捕获的二氧化硅纳米粒子。在足够低的阻尼下，在低于10-5mbar的压力下，作者观察到单个100nm颗粒的旋转频率超过了1GHz，并发现稳态旋转频率与光学俘获能力呈线性关系，且与压力成反比，与基于角动量守恒的理论考虑相一致。快速改变俘获光的偏振就可以提取到粒子旋转自由度的压力相关响应时间。
GHz Rotation of an Optically Trapped Nanoparticle in Vacuum
René Reimann, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 033602 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.033602
光学悬浮纳米哑铃
扭转平衡和GHz纳米机械转子
[高亮文章]两个研究团队同时分别报导了纳米级粒子的旋转速度可超过每分钟600亿转，这是已知物体的最快旋转速度，有可能被用来探测量子真空。
悬浮光力学在精密测量、热力学、宏观量子力学和量子传感方面具有巨大潜力。在这里，本文合成并在高真空中光学悬浮二氧化硅纳米哑铃。利用线性偏振激光，作者观察到了光学悬浮的纳米哑铃的扭转振动。这种悬浮的纳米哑铃扭转平衡是卡文迪许扭转平衡的一种新型模拟，它提供了难得的机会来观察Casimir扭矩和探测最近提出的重力的量子性质。而利用圆偏振激光，作者驱动一个170纳米直径的纳米哑铃使其旋转频率超过1GHz，这是迄今为止实现的最快的纳米力学转子。较小的二氧化硅纳米哑铃可以承受更高的旋转频率。这种超快旋转可用于研究材料特性和探测真空摩擦。
Optically Levitated Nanodumbbell Torsion Balance and GHz Nanomechanical Rotor
Jonghoon Ahn, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 033603 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.033603
非线性动力学和流体力学
责编：兰岳恒
可调高分辨宏观自适应几何相位光学元件
人造几何相位光学元件由于其对外场的敏感性而具有可调谐光子功能，液晶器件就具有这样的功能。然而，将高分辨率拓扑排序与可调光谱行为相结合的液晶技术仍然难以捉摸。在这里，通过使用外部磁电刺激，研究者们创建了强大而有效的自适应液晶几何相位涡旋掩模，具有宽广的可调节工作波长，厘米大小的通光孔径和高质量的拓扑排序。（柴咪莎）
Tunable High-Resolution Macroscopic Self-Engineered Geometric Phase Optical Elements
Etienne Brasselet
Phys. Rev. Lett. 121, 033901 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.033901
近无失相纠缠光子对工作源：
应变可调GaAs量子点
研究者们在没有采用后选择技术的情况下，观察了半导体量子点中近极大纠缠的光子对。他们使用了集成在图式化压电致动器上的GaAs量子点来抑制激子精细结构分裂。通过共振双光子激发，研究者们相干地驱动双激子态，并且在考虑到实验装置的非理想性条件下，证明了此装置产生了具有0.978（5）保真度和0.97（1）一致性的偏振纠缠光子。通过结合精细结构相关的保真度测量和理论模型，他们将激子自旋散射过程识别为可能的残余退相干机制。研究者们建议使用适度的Purcell增强可以克服这种不完美，从而实现保真度>0.99，达到量子点与最佳概率纠缠光子源的完整匹配。（柴咪莎）
Strain-Tunable GaAs Quantum Dot: A Nearly Dephasing-Free Source of Entangled Photon Pairs on Demand
Daniel Huber, etal
Phys. Rev. Lett. 121, 033902 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.033902
连续体束缚态驱动的
纳米尺度巨非线性响应
受到最近预测的亚波长电介质谐振器中高Q模式被连续体（BIC）束缚态激发的启发，研究者们研究了孤立亚波长AlGaAs纳米天线的二次谐波产生。他们发现，如果将谐振器参数调整到BIC范围，则可以显着提高纳米级的非线性效应。这项研究预测了纳米级谐振器的转换效率能够创下历史新高，超过磁偶极子Mie谐振时观察到的转换效率2个数量级，从而为高效非线性功能曲面和功能器件开辟了道路。（柴咪莎）
Giant Nonlinear Response at the Nanoscale Driven by Bound States in the Continuum
Luca Carletti, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 033903 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.033903
慢速驱动界面下全局雪崩中
相关局部活动的时空组织
在去钉扎相变附近，Planet等人就无序介质中慢驱动波前的急动反应进行了研究。他们关注的是空间上分离的内部相关活动集群如何以全局雪崩的形式导致大规模速度波动，并且确定了局部活动集群可能在全局雪崩中三种不同的组织方式，具体取决于到临界点的距离。他们的分析提供了本地突发和全局雪崩在大小和持续时间统计分布上的幂律指数间新的比例关系。非均匀介质中的流体吸收波前被用作验证这些标度关系的案例。（柴咪莎）
Spatiotemporal Organization of Correlated Local Activity within Global Avalanches in Slowly Driven Interfaces
Ramon Planet, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 034101 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.034101
谷Landau-Zener-Bloch振荡和
光子石墨烯中赝自旋不平衡的观测
研究者们在具有折射率梯度的光学诱导蜂窝晶格中展示了谷间布洛赫振荡（BO）和Landau-Zener隧穿（LZT）。与先前在有带隙正方形晶格中观察到的BO不同，他们发现非绝热光束动力学对折射率梯度方向和狄拉克锥的选择高度敏感。特别地，保对称电位导致非等效谷之间近乎完美的LZT和相干BO，而对称破缺电位会产生不对称散射、不完美LZT和由赝自旋不平衡所介导的谷敏旋涡生成。这清楚地表明，在Dirac点附近，横向梯度并不总是像通常假设的那样充当简单的标量力，并且LZT概率受到子晶格对称性的强烈影响，可以用有效Landau-Zener哈密顿量来分析。他们的结果说明了各向同性的狄拉克平台对强驱动场的实空间作用势的各向异性响应，这可能有助于在类石墨烯系统中操纵赝自旋和谷自由度。（柴咪莎）
Observation of Valley Landau-Zener-Bloch Oscillations and Pseudospin Imbalance in Photonic Graphene
Yong Sun, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 033904 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.033904
等离子体与束物理
责编：陈少永
回转扭曲的规范螺旋度测量
磁能和动能之间的转换发生在天体物理和太阳能发电机等一系列等离子体尺度上，以及日冕和实验室中的磁重联过程中。规范通量管将所有等离子体状态与扭转、扭曲和连接的概念调和在一起。Jens von der Linden等人提出了在回转等离子体扭曲中对规范通量管及其螺旋度和螺旋输运的测量方法。即使只测量了等离子体的有限部分，有效通用技术也可以去除螺旋度计。螺旋中的时间不对称性证明扭曲中存在不可约的三维场。（牟茂淋）
Measurements of the Canonical Helicity of a Gyrating Kink
Jens von der Linden, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 035001 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.035001
凝聚态物理：结构
责编：殷志平
边界时间晶体
Iemini等人介绍了边界时间晶体的概念。在边界时间晶体中，连续的时间平移对称性破缺只发生在多体量子系统的宏观部分。在介绍了它们的定义和性质之后，Iemini等人详细的分析了一个可以进行精确标度分析的可解模型。在多体开放量子系统的热力学极限中，边界时间晶体的存在与时间周期稳定状态的出现密切相关。另外作者还讨论了边界时间晶体与量子同步的关系。（刘瑞）
Boundary Time Crystals
F. Iemini, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 035301 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.035301
在宇称破缺的FeSi中观察到双外尔声子
凝聚态系统现今已然成为发现具有拓扑保护模式的新兴拓扑准粒子的肥沃土壤。当人们的注意力都集中在费米子激发时，相同的理论框架也可以被应用于产生新型拓扑态的玻色子体系中。受到张田田等人最近在过渡金属单层硅化物中存在双外尔声子理论预言的启发[Phys. Rev. Lett.120,016401 (2018)],作者利用x射线衍射技术直接测量了宇称破缺的FeSi中的声子色散曲线。通过对比实验数据和理论计算，作者第一次观察到FeSi中存在的双外尔声子，这一发现使得FeSi成为探索新兴玻色子激发和拓扑非平庸性质的理想材料。(曹锦)
Observation of Double Weyl Phonons in Parity-Breaking FeSi
H. Miao, T. T. Zhang, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 035302(2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.035302
单羟基醇中德拜过程的性质：
5-甲基-2-己醇的去极化
光散射和介电谱研究
单羟基醇的介电谱中缓慢的类似德拜弛豫是一个长期争论的问题。在本文中，作者用介电谱和去极化动态光散射（DDLS）研究过冷体系中5-甲基-2-己醇的重定向动力学。虽然在先前的一次初级酒精研究中没有发现DDLS谱中的德拜峰的迹象，本文首次报道了在DDLS中单乙醇的德拜贡献的明确证据。德拜峰的电介质和DDLS表现之间的定量比较表明，当介电德拜过程表示瞬态链的端到端矢量偶极矩的波动时，它在DDLS中的出现表现出更局部的特征，并且与由于链形成所引起的α弛豫的轻微各向异性而发生的残余关联有关。(麻晓波)
Nature of the Debye-Process in Monohydroxy Alcohols: 5-Methyl-2-Hexanol Investigated by Depolarized Light Scattering and Dielectric Spectroscopy
Jan Gabriel, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 035501 (2018).
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.035501
平行金属板系统由增强电磁应力
引起的机械变形的测量
在微波辐射条件下，作者测量了厘米级平行板金属谐振单元由电磁应力诱发的局部应变分布。利用光纤干涉仪，他们发现跨越谐振单元的应变符号会发生变化，该结果和理论预测一致。理论预测表明相互吸引的电力与相互排斥的磁力会作用在平行板上不同的局域位置。实验结果表明，相应的最大局部电磁应力比净力的增强要大许多，而且与普通的辐射压力相比，电磁应力的增强高达600倍以上。（毛慧灿）
Measurement of Mechanical Deformations Induced by Enhanced Electromagnetic Stress on a Parallel Metallic-Plate System
M. Wang, S. Wang et al
Phys. Rev. Lett. 121, 035502 (2018).
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.035502
凝聚态物理：电子性质
责编：袁喆，马锋杰，沈卡
任意多节环间存在异常
拓扑连接的真实Floquet半金属
节环半金属是价带和导带在动量空间沿闭合回路相接的新型材料。如果这些回路错综复杂的连接起来，节半金属会呈现新奇拓扑相。不过这需要借助非定域跃迁，因此在常规量子材料或者冷原子系统是不能实现的。在本篇文章中，Li等人展示了如何通过一个实验上可操作的周期性驱动来克服这一难题。作者通过调节前后两步周期性驱动的周期或者一些实验上的可调参数，获得任意多个节环之间不同程度的连接。此外，作者提出可以使用贝利相位相关的环绕数和Alexander多项式拓扑不变量来表征节环之间的连接水平。这篇文章所展示的是一种之前未曾在任何真实体系发现的新奇Floquet拓扑相，并讨论了实验上观测这种拓扑相的可能方法。（李松）
Realistic Floquet Semimetal with Exotic Topological Linkages between Arbitrarily Many Nodal Loops
Linhu Li et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 036401 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.036401
低频下Floquet拓扑不变量的普适涨落
Vega和Seradjeh研究了周期性驱动下具有Floquet拓扑相的一维系统的低频动力学，在解析和数值上都发现了手性对称驱动系统的拓扑不变量在低频极限下表现出普适涨落。尽管拓扑不变量在很小频率范围内的平均值近乎为0，作者发现拓扑不变量遵循展宽反比频率平方根的普适高斯分布，并用Floquet-Bloch演化算子绕组数的低频扩散结构对这种标度关系做出了解释。作者还发现准能隙最大值依然是有限的，并且和频率的平方成正比。由此，作者指出Floquet拓扑绝缘体的绝热极限是高度结构化的，在低频下也保持着普适涨落。（李松）
Universal Fluctuations of Floquet Topological Invariants at Low Frequencies
M. Rodriguez-Vega and B. Seradjeh
Phys. Rev. Lett. 121, 036402 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.036402
不规则边界的石墨烯片上的量子全息术
[编辑推荐语]在强磁场下的石墨烯片上可能实现了一种黑洞的全息成像。
当在干净的宏观石墨烯样品上施加一垂直磁场时，其中的电子会表现出多种多样的量子相。比如整数和分数量子霍尔态、对称性破缺相以及量子霍尔铁磁性。本文中，Chen等人发现在强无序和强磁场情况下，介观石墨烯薄片会表现出另一种量子相，这种量子相可以描述成二维反de Sitter空间中极端黑洞的全息对偶。由于这种物质相采用具备这些显著特征的Sachdev-Ye-Kitaev模型的复合费米子版本描述，它可以看成最大混沌的非费米液体。（李松）
Quantum Holography in a Graphene Flake with an Irregular Boundary
Anffany Chen et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 036403 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.036403
两个双层石墨烯异质结中
发现的库仑拖拽变号背后的多带机制
耦合的二维电子薄片和空穴薄片构成的复合体系被预言是可以存在新奇量子相的。实验上发现，电子型和空穴型双层石墨烯之间的两个库仑拖拽会出现变号，这种现象至今没有很好的理解。这个工作中，Zarenia等人证明这种效应来源于体系中的多带特征。作者通过多带费米液体理论得到的结果与实验结果符合得很完美并且抓住了所有温度下拖拽电阻实验测量结果的主要特征。这证明了复合双层石墨烯中多带效应的重要性，这不仅表现在超流中，在拖拽效应中也同样很重要。（李松）
Multiband Mechanism for the Sign Reversal of Coulomb Drag Observed in Double Bilayer Graphene Heterostructures
M. Zarenia et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 036601 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.036601
量子极限下背散射禁闭和电阻下降
可作为拓扑绝缘体的标志
识别拓扑绝缘体和半金属通常借助于如角分辨光电子能谱或扫描隧道显微镜之类的光谱方法关注其表面态。相比之下，从拓扑绝缘体体态输运出发研究其拓扑性质在大多数实验室中更容易实现，但这方面很少得到关注。Chen等人证明，在拓扑绝缘体的量子极限中，最低朗道能带费米面上仅有的两个态之间的背散射可以在某一临界磁场下被禁止。电导率由两种态之间的背散射单独决定，导致电阻的下降，或可作为拓扑绝缘体相的标志。更重要的是，这种电阻下降的背散射禁闭机制与无序散射的细节无关。他们的理论可用于重新审视Pb1-xSnxSe，ZrTe5和Ag2Te系列的实验，对于处于拓扑和普通绝缘体分界上有争议的小能隙材料特别有用。（方子明）
Forbidden Backscattering and Resistance Dip in the Quantum Limit as a Signature for Topological Insulators
Y. Chen, H.-Z. Lu, and X.C. Xie
Phys. Rev. Lett. 121, 036602 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.036602
相互作用周期性驱动系统中
多体动力学和能隙打开
Kandelaki和Rudner等人研究了受圆偏振光淬火驱动的二维相互作用狄拉克费米子系统的瞬态动力学。在没有相互作用情况下，这种驱动在准能谱上的狄拉克点处打开一能隙并诱导非平庸能带拓扑。作者在考虑电子-电子相互作用的情况下研究了能隙打开过程的动力学。由相互作用引起的散射会有两个重要的作用：(1)造成退相干，这会擦掉系统预淬火态的记忆并给出能隙产生的内禀时间尺度；(2)提供一种系统吸收驱动场能量的机制，导致发热。为了保证Floquet能带工程的成功必须减少这种产热。作者通过系统广义谱函数和光发射实验探测的关联因子表征能隙打开的过程，确定了中等驱动频率下适合的参数范围，以确保在热量的有害影响发生之前打开Floquet能隙并对其进行研究。（李松）
Many-Body Dynamics and Gap Opening in Interacting Periodically Driven Systems
Ervand Kandelaki and M. Rudner
Phys. Rev. Lett. 121, 036801 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.036801
谷超晶格的实现
[编辑推荐语]应变对半导体量子阱中电子数的空间调制诱导谷超晶格的实现。
在晶体的动量空间中，电子在简并的导带底具有的额外的、像自旋一样的自由度，该自由度称为谷(valley)。具有谷自由度的电子广泛存在于各种材料中，如Si，AlAs，Bi，MoS2以及单层的过渡金属二硫化物等。通过打破对称性的操作，如施加机械应变、电场或磁场等可以调节这些材料中的谷极化状态，使它们成为valley电子学的候选材料。本文中，Mueed等人以AlAs量子阱为例，研究应变对其谷物理的影响。结果显示，如果在样品表面制造一个应变诱导光栅，其将对不同谷中的电子数进行空间调制，从而在量子阱平面上形成谷超晶格。该研究提出了一种新的谷自由度的操作技术，有望用于Majorana费米子物理性质的探究中。（刘钱）
Realization of a Valley Superlattice.
M. A. Mueed etal.
Phys. Rev. Lett. 121, 036802 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.036802
Bi1− xSbx/Pt结中的二维超导相
在拓扑绝缘体上诱导超导性可以产生新的量子效应从而引起了广泛的研究兴趣，但是，将拓扑绝缘体转化为超导体的实验方法却是有限的。本文中，Qu等人利用聚焦离子束沉积法研究拓扑绝缘体Bi0.91Sb0.09中的超导性。结果显示，当将Pt长在Bi0.91Sb0.09中时，在该异质结经历Berezinski-Kosterlitz-Thouless相变时，体系展示出超导性。利用面内的上临界场测量结果，作者估计出5.5微米厚的样品中，超导厚度为17纳米，同时证明表面超导性来自于拓扑绝缘体Bi0.91Sb0.09的表面态。该研究中所用样品识别和样品制作方法为未来基础物理的测试提供了新可能。（刘钱）
Onset of a Two-Dimensional Superconducting Phase in a Topological-Insulator–Normal-Metal Bi1 −xSbx/Pt Junction Fabricated by Ion-Beam Techniques
D.-X. Qu et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 037001 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.037001
使用反铁磁绝缘体实现二维拓扑超导
由于可以出现束缚于涡旋态且可以沿边缘传播的马约拉纳模式，二维拓扑超导受到广泛的关注。然而二维拓扑超导在天然化合物中是很少见的，实验上通常利用螺旋态、磁场和常规超导体的结合设计人工二维拓扑超导体。本文中Lado和Sigrist介绍了一种采用三维反铁磁体来设计二维拓扑超导体的方案。这种方案利用了拓扑平庸反铁磁和常规超导体界面处的孤子态，当孤子态能谱由于内禀自旋轨道耦合打开能隙的时候就实现了拓扑超导相。作者发现这些界面态并不需要精细调节，却受到渐进边界条件的保护。（李松）
Two-Dimensional Topological Superconductivity with Antiferromagnetic Insulators
J. L. Lado and M. Sigrist
Phys. Rev. Lett. 121. 037002 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.037002
反铁磁和弱超导
CeCo(In1-xHgx)5(x = 0.01)中
从Ising共振涨落到静态单轴序
CeCo(In0.990Hg0.010)5是d波CoCoIn5超导体的电荷掺杂变体，具有共存的反铁磁和超导相变，分别在TN=3.4和Tc=1.4K时发生。Stock等使用中子衍射和光谱仪表明母体超导相中存在的磁共振涨落被具有三维伊辛临界涨落的共线c轴磁序所代替。在这种掺杂诱导的反铁磁相中没有观察到低能横向自旋涨落，且动力学共振谱权重主要转移到弹性通道。CeCoIn5中静态(τ> 0.2 ns)共线Ising序接近超导性，并可通过空穴掺杂Hg稳定。（方子明）
From Ising Resonant Fluctuations to Static Uniaxial Order in Antiferromagnetic and Weakly Superconducting CeCo(In1−xHgx)5(x=0.01)
C. Stock et al.
Phys. Rev. Lett.121, 037003 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.037003
压力诱导元素镱金属的超导电性
镱(Yb)金属是二价且非磁性的(4f14构型)。在压力下，其价态显著增加，导致在达到稳定的三价态（4f13构型）之前可能出现磁不稳定性和其它高度关联电子效应。Song等人在1.4-295K的温度范围内进行至179GPa的电阻率和交流磁化率测量。他们没有观察到磁序的迹象。然而，Yb在86GPa时成为超导体且Tc≃1.4K，在179 GPa时超导温度增加到4.6 K。X射线吸收光谱显示Yb在至少125GPa前保持混合价态，表明f电子在这种简单元素固体的超导电性的呈现中起积极作用。（方子明）
Pressure-Induced Superconductivity in Elemental Ytterbium Metal
J. Song, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 037004 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.037004
Bi薄膜和Bi/Ag双层膜中的
自旋-电荷转换
纯自旋流的输运由于焦耳能耗低且不产生奥斯特场而引起广泛关注。本文中，作者等人在室温下，采用热注入纯自旋电流手段，通过纵向自旋塞贝克效应测量，对铁磁绝缘体钇铁石榴石上的Bi单层膜和Bi/Ag双成膜中的自旋-电荷转化现象进行了研究。通过对不同薄膜体系实验测量，结果表明，虽然在Bi中具有较大的自旋轨道耦合作用,在Bi/Ag双层膜中具有较强的Rashba自旋劈裂，纯自旋电流已经注入Bi层和Bi/Ag双层膜中，但是几乎没有检测到自旋到电荷转换的信号。发现在热电材料Bi层中存在着由能斯特效应引起的，与磁场线性相关的磁热电效应，而在Bi/Ag界面处也不存在对逆Rashba-Edelstein效应直接的可探测证据。这些结果与逆Rashba-Edelstein效应形成了鲜明的对比。（刘钱）
Spin-to-Charge Conversion in Bi Films and Bi/Ag Bilayers
Di Yue et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 037201 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.037201
自旋力矩偏置磁条：
非平衡相图和长约瑟夫森结的关系
虽然在低耗散的易平面铁磁体（easy-plane ferromagnet，EPF）中，有望实现自旋超流输运，但是体系的各向异性却使超流输运的实现遇到阻碍。本文中，作者利用连接着超导电极自旋注入的磁条模型，实现了类似于长约瑟夫森结（long Josephsonjunction，LJJ）模型中的自旋超流。本文采用类似LJJ的自洽计算方法，得到EPF磁化动力学的近似解，研究了自旋-力矩-偏置相图，并为EPF中的静态多畴相提供了解析解。结果表明EPF中的畴壁对应于LJJ中的相位涡旋，EPF中自旋力矩的对称和反对称组合分别来自于LJJ中磁场和电流控制。该研究为较高温度下超导电路的实现提出了可能。（刘钱）
Spin-Torque-Biased Magnetic Strip: Nonequilibrium Phase Diagram and Relation to Long JosephsonJunctions
D. Hill, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 037202 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.037202
无序非Kramers烧绿石中
U(1)量子自旋液体的不稳定性
量子自旋液体(QSL)是种奇异的物质相，表现出长程纠缠并支持层展的规范场。对这些态实验上实现的有力探索已经确定了几种具有隐藏QSL物理特性的材料。理解这些QSL候选物的关键问题通常是晶体结构的弱无序与自旋液体态间的相互作用。最近已经指出, 在至少一类重要的候选QSL–基于非Kramers离子如Pr3+或Tb3+的烧绿石磁体–中,结构无序实际上可以促进U(1)QSL基态。在这里，Benton等通过分析这些系统最小模型(随机横向场Ising模型)中QSL态的稳定性，为这种观点提供定量基础。他们考虑了两种不稳定性，关联于相图的不同极限：自旋子的凝聚和U(1)规范场限制。在获得QSL态的稳定性边界后，他们将结果直接应用于无序候选QSL Pr2Zr2O7。他们发现，目前研究的Pr2Zr2O7样品的可用数据与自旋液体外的基态最为一致，处于具有由于结构无序影响导致四极矩接近饱和的顺磁相。（方子明）
Instabilities ofa U(1) Quantum Spin Liquid in Disordered Non-Kramers Pyrochlores
Owen Benton
Phys. Rev. Lett. 121, 037203 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.037203
强关联系统的有效海森堡模型
和交换相互作用
Stepanov等考虑了扩展的Hubbard模型，并引入一个相应的用自旋算符项表达的类Heisenberg问题。导出的表达式让人联系到安德森关于有效交换相互作用的想法，并考虑了非局域关联效应。磁性相中交换相互作用和自旋磁化率的结果是以单粒子量的形式表达。此结果不仅可用于多带系统的实际计算，而且还允许他们对最有趣的物理机制里多体效应的一般描述重新进行考虑，其中系统的物理特性主要由集体(玻色子)涨落主导。在强自旋极化极限下，当局域磁矩被很好定义时，交换相互作用约化为密度泛函理论的标准表达，该理论已经成功地用于真实材料磁性质的实际计算中。（方子明）
Effective Heisenberg Model and Exchange Interaction for Strongly Correlated Systems
E. A. Stepanov et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 037204 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.037204
铁基超导体中自旋轨道耦合和磁各向异性
Scherer 等从理论上确定了自旋轨道耦合对巡游多轨道系统磁激发谱的影响，并特别应用于铁基超导体。他们的微观模型包括真实的十带动力学哈密顿量，原子自旋轨道耦合和多轨道Hubbard相互作用。他们的结果强调了导致的磁各向异性的显著可变性，尽管自旋-轨道耦合是恒定的。同时，磁各向异性在对应不同铁基超导体材料的能带结构变化时表现出很强的普适行为。当将最优嵌套视为共振现象时可得到对观察到的普遍性的自然解释。他们的理论也与其他能带结构中具有自旋轨道耦合和嵌套趋势的巡游系统相关。（方子明）
Spin-Orbit Coupling and Magnetic Anisotropy in Iron-Based Superconductors
D. Scherer and B. Andersen
Phys. Rev. Lett. 121, 037205 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.037205
电调谐激子-极化子凝聚体中的非线性特征
与研究强关联现象和多体物理的系统相比，研究极化子系统的局限性在于双粒子相互作用比无序作用较弱。本文中，作者等人利用量子受限的斯塔克效应(Stark effect)产生偶极矩极化子，在带有宽量子阱的电驱动半导体微波腔中，展示了如何通过调节激子-极化子偶极矩来提高极化子-极化子相互作用和非线性行为的新机会。作者利用变分方法求解薛定谔方程来定量计算了偏压对微波腔的影响，表明外加电场导致了激子-激子相互作用的双重增强，并且有效地驱动了低能级极化子态的弛豫，降低了极化子凝聚的阈值。激子相互作用的这种受控增强可能对于实现依赖于极化子量子阻塞的非经典光源至关重要。（刘钱）
Electrical Tuning of Nonlinearities in Exciton-Polariton Condensates
S. I. Tsintzos et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 037401 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.037401
外尔超导体涡旋晶格中
拓扑保护的朗道能级
[编辑推荐语]在外尔超导体中，朗道能级和涡旋晶格可以共存。
在d波超导体中，涡旋晶格对无质量狄拉克(Dirac)费米子的散射使朗道（Landau）能级量子化变得模糊，从而在无带隙的混合相中无法观测到朗道能级。本文中，作者数值计算了外尔超导体的异质结构模型，并结合简单有效的低能哈密顿量分析论证，探究无间隙超导体涡旋晶格中的准粒子是否能在朗道能级凝聚的问题。结果显示：具有手征性的外尔费米子通过拓扑指数定理保护了零级朗道能级。通过进一步分析，作者指出该朗道能级将控制涡旋晶格的热力学和输运特性，并给出了与磁场平行的热导G所具有的普遍规律，即由系统的磁通量Φ，超导通量量子Φ0和热传导量子g0表示的热导G=1/2g0Φ/Φ0。（刘钱）
Topologically Protected Landau Level in the Vortex Lattice of a Weyl Superconductor
M. J. Pacholski et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 037701 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.037701
最小扭曲双层石墨烯中
受拓扑保护的螺旋态
最小扭曲的双层石墨烯中形成了包含AB和BA两种被畴壁分隔堆砌的moiré图案。有预言说在AB和BA区域打开能隙的时候，这些畴壁中可以存在反向传播的受拓扑保护的螺旋边界态。Huang等人制备了波长超过50纳米的moiré晶体，并通过扫描隧道光谱证明了畴壁网络上确实存在拓扑保护螺旋态。他们发现畴壁上拓扑保护螺旋态的双线剖面仅出现在AB和BA区域打开能隙的时候。这个工作实现了一种实用且灵活的构建拓扑保护螺旋态网络的方法。（李松）
Topologically Protected Helical States in Minimally Twisted Bilayer Graphene
Shengqiang Huang et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 037702 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.037702
杂化纳米线中亚能隙态的有效g因子
Vaitiekėnas等利用轴向磁场中Andreev亚能隙态的有效g因子来研究杂化纳米线中超导态密度如何在半导体芯和超导壳体间分布。他们发现受门电压控制，随着纳米线中载流子浓度的降低，Andreev g因子阶梯状衰减且硬能隙得到改善。这些观察结果与需要可调载流子密度且g因子超过超导母体的Majorana器件有关。（方子明）
Effective g Factor of Subgap States in Hybrid Nanowires
S. Vaitiekėnas, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 037703 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.037703
软物质与生物物理
导读：张鑫洁；责编：严钢
圆柱形管道内的受限
自回避蠕虫链的标度行为
管道内强受限的折叠聚合物的不同线程之间相互排斥，会产生与受限理想链完全不同的物理性质。这种受限蠕虫链的构象性质对理解DNA受限问题具有重要的理论意义和实用价值。本文在蠕虫链标准模型中加入了体积作用，通过自洽场理论的数值方法，在受限聚合物的直径和持续长度两个参数构成的空间中对伸缩、自由能以及扩展方差等的标度性质进行了系统的研究，预测并证实了一个统一的幂律区域，发现非幂律标度仅存在于一段非常狭窄的区域。该研究表明，为了得到受限聚合物的完整物理图像，需要将目前针对理想蠕虫链的单参数理论框架扩展成双参数理论。
Self-Avoiding Wormlike Chain Confined in a Cylindrical Tube: Scaling Behavior
Jeff Z. Y. Chen
Phys. Rev. Lett. 121, 037801 (2018)
蓝相液晶与简单液体的混合物:
弹性乳胶和立方流体圆柱
基于复杂流体的复合材料具有丰富和新颖的物理行为以及独特的光学和流体力学性质，因此备受关注。本文通过数值模拟的方法研究了蓝相Ι液晶与各向同性流体的二元混合物的行为和动力学，发现混合物的形态主要由一个参数χ决定，该参数反映的是界面力与弹性力的相对重要程度。当χ与各向同性组分的浓度都较小时，作者观察到立方流体圆柱相的自组装，其中各向同性流体排列成替代蓝相Ι网络的旋错线的圆柱体；当χ较大时，各向同性流体排列成缓慢粗粒化的液体乳胶滴，同时将蓝相旋错线重新连接成非定形弹性网络。另外，利用电场能够使该复合材料的形态在不同拓扑结构的立方流体圆柱相之间相互转换。
Mixtures of Blue Phase Liquid Crystal with Simple Liquids: Elastic Emulsions and Cubic Fluid Cylinders
J. S. Lintuvuori et al
Phys. Rev. Lett. 121, 037802 (2018)
非单调断裂和分支自由能
作为带电胶束中水溶助长剂的函数
虽然胶束的自组装、动力学和流变学已有大量的计算和实验研究，但迄今为止还没有一种可以直接同时估计胶束的断裂能和分支自由能的方法。Mandal等人采用粗粒化分子动力学模拟和伞形采样法，首次计算出了在无机盐和有机盐（助溶剂）存在的情况下，带电CTAC胶束的断裂能和分支自由能。结果显示，无机盐对断裂能只有微弱的影响，然而有机助溶剂能够使断裂能和分支自由能非单调地依赖于助溶剂的浓度。断裂能的非单调性源于表面活性剂头基间排斥的静电屏蔽与胶束核薄化之间的竞争。
Nonmonotonic Scission and Branching Free Energies as Functions of Hydrotrope Concentration for Charged Micelles
Taraknath Mandal et al
Phys. Rev. Lett. 121, 038001 (2018)
受驱软生物组合体中的非平衡标度行为
测量和定量刻画活性生物系统中的非平衡动力学仍是一项挑战。主要原因是生物系统具有内在的随机性，而且实验中可测量的变量的数目十分有限。本文利用一个简单的软弹性网络的随机模型来研究哪些非平衡信息能够通过非侵入式的测量获取。具体地，作者在网络的不同位置放置两个探针，用探针对的循环频率来刻画系统的非平衡动力学。结果表明，循环频率与探针之间的距离具有幂律标度关系，幂律指数取决于系统的维度，并且探针对的熵产生率与循环频率的平方成正比。该工作为研究软弹性组合体中的非平衡动力学的空间标度行为提供了一个新的框架。
Nonequilibrium Scaling Behavior in Driven Soft Biological Assemblies
Federica Mura et al
Phys. Rev. Lett. 121, 038002 (2018)
深海渗透剂控制高压下
水介导的蛋白质相互作用
[编辑推荐语]渗透剂TMAO使蛋白质在高压下不会聚集和伸展，因此生物能够生活在深海环境中。
以前的研究发现深海渗透剂，三甲胺氮氧化物（TMAO），可以防止由温度和压力引起的蛋白质结构失稳。但是，TMAO使蛋白质稳定的机制仍不清楚。Julius等人使用小角度X射线散射技术结合液态理论的方法，分析了TMAO对高浓度蛋白质溶液的结构以及蛋白质之间的相互作用势的影响。结果表明，TMAO不仅可以保证天然蛋白质在恶劣环境下的折叠状态的持续性，而且能够控制高压下水介导的分子间相互作用，从而避免蛋白质的聚集。
Water-Mediated Protein-Protein Interactions at High Pressures are Controlled by a Deep-Sea Osmolyte
Karin Julius et al
Phys. Rev. Lett. 121, 038101 (2018)
利用随机行走对网络的全局统计性质
进行快速贝叶斯推断
真实复杂网络的规模往往很庞大，当无法对网络中的节点逐一进行考察时，通过有限的随机采样来推断网络的全局统计性质就尤为重要。本文作者提出了一种利用随机行走对大规模网络进行采样的贝叶斯方法，检测网络中的小部分节点即可获得多种网络属性的准确估计。该方法适用于含权和非含权的无向网络，在有自环和强聚类的情况下仍然准确。作者在随机、无标度和小世界等模型网络，以及维基百科页面构成的超链接网络中展示了这种方法的有效性，并将其应用于网络传播动力学。
Rapid Bayesian Inference of Global Network Statistics Using Random Walks
W. Kion-Crosby et al
Phys. Rev. Lett. 121, 038301 (2018)
[文字编辑：谢晓芝]
来源：京师物理
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