PRL導讀-2018年121卷15期

序

普通物理：統計與量子物理

量子氣體的高度可控和魯棒的

二維自旋軌道耦合

中國科大潘建偉，陳帥組和北京大學劉雄軍組合作報道實現了具有高度可控和魯棒性的超冷原子二維人工自旋軌道耦合，並測量了非平凡的拓撲能帶結構。基於他們新近提出一項理論方案，該工作通過對迴歸反射的不同極化光進行相移操控，實現了拉曼晶格和二維光學晶格滿足精確相對反演對稱的拉曼光晶格系統，併產生具有精確可控的C₄對稱性的二維自旋軌道耦合。這使得該拉曼光晶格系統的拓撲非平凡區域被顯著放大，並導致二維自旋軌道耦合玻色-愛因斯坦凝聚體的壽命達到數秒鐘。實現長壽命和精確可控的二維自旋軌道量子氣體使得能夠探索精密調控的相互作用效應。他們這一新實現為探索奇異的量子多體效應和具有新拓撲的非平衡動力學打開了大門。（成晶晶）

Highly Controllable and Robust 2D Spin-Orbit Coupling for Quantum Gases

Wei Sun, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 150401 (2018)

利用連續參數下轉換

從貝爾違規中提取隨機性

Shen和Lee提出了違反Clauser-Horne-Shimony-Holt不等式的情況，沒有與連續泵浦光子對源具有兩個高效率超導探測器組合公平採樣的假設。由於源的連續性，選擇每輪測量的持續時間可以有效地控制參與貝爾測試的光子對的平均數量。他們觀察到最大的違反行為S =2.01602（32），每輪平均對數≈0.32，與他們的系統整體檢測效率兼容。違反貝爾不等式的系統能保證產生私密的隨機性，隨機性提取率取決於觀察到的違規和貝爾測試的重複率。對於他們的實驗，隨機生成的最佳速率是觀察到的違規與每輪測量的持續時間的折中，後者實際上受到檢測時間抖動的限制。通過量子邊信息使用提取器對量子對手進行合理安全保護，他們計算出≈1300 隨機 bits/s的漸近速率。在43分鐘的實驗運行中，他們生成了617920個隨機位，對應於≈240個隨機bits/ s。（成晶晶）

Randomness Extraction from Bell Violation with Continuous Parametric Down-Conversion

Lijiong Shen, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 150402 (2018)

通過軌道動量耦合實現一維光晶格中

中性費米子的交聯手性階梯

Kang等人報道了在一維光學晶格中用超冷費米原子對交聯手性階梯的實驗實現。在這種梯形結構中，支路是由光學晶格的軌道狀態形成的，而複雜的支路間的鏈路是由疊加在光學晶格上的移動晶格勢驅動的軌道變化拉曼躍遷產生的。有效磁通量是通過移動晶格的空間週期性來調節的。另外，手性電流可以從軌道的非對稱動量分佈中觀測到。通過測量軌道間耦合強度的動量依賴性，作者在淬火動力學中證實了複合交聯的影響。本文還討論了複雜交叉鏈變化的手徵階梯系統的拓撲相變。（馬宇翰）

Realization of a Cross-Linked Chiral Ladder with Neutral Fermions in a 1D Optical Lattice by Orbital-Momentum Coupling

Jin Hyoun Kang, et al

Phys. Rev. Lett. 121, 150403 (2018)

可訪問糾纏熵的瑞利推廣

由粒子數守恆所給出的對局部操作的限制，可用於減小全同粒子組成的兩分量系統中操作上可訪問的糾纏（Operationally accessible entanglement）。為了量化這種效應，Wiseman和Vaccaro在文章 [Phys. Rev. Lett. 91, 097902 (2003)] 中引入了對馮諾依曼糾纏熵的一種運算方法。在受守恆律約束的量子多體系統中測量瑞利熵的進展的激勵下，Barghathi等人導出了在計算和實驗中均可測量的操作上可訪問糾纏的推廣。利用Widom定理，作者研究了自由費米子在空間子區域大小下的標度。他們發現了一種類似空間糾纏熵的對數形式的違反面積定律的標度律。這一標度律最多具有雙對數領頭階修正。對關聯矩陣方法的修正在高達105個粒子的系統中證實了本文的發現。（馬宇翰）

Rényi Generalization of the Accessible Entanglement Entropy

H. Barghathi, C. Herdman, A. Del Maestro

Phys. Rev. Lett. 121, 150501 (2018)

用光場的多粒子束縛糾纏

實現四方量子秘密共享

秘密共享是在信息網絡中實現安全通信的傳統技術。中介方向n個參與者分發秘密，只有通過k個參與者的合作才能對其進行解碼（n/2

Quantum Secret Sharing Among Four Players Using Multipartite Bound Entanglement of an Optical Field

Yaoyao Zhou, et al

Phys. Rev. Lett. 121, 150502 (2018)

機器學習輔助多體糾纏測量

糾纏不僅僅在量子技術中扮演著重要角色，而且也在我們理解多體系統量子關聯中起著關鍵的作用。但是在一般混合態中測量糾纏的實驗，唯一的方法是通過重構量子體層攝影，在系統尺寸中需要一個測量的指數型數。在這篇文章中，Gray等人對狀態沒有任何先驗知識的情況下，提出一種機器學習輔助的方案，用O(NA+NB)測量，在N

Machine-Learning-Assisted Many-Body Entanglement Measurement

J. Gray, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 150503 (2018)

超出基於貝爾定理的策略的

高維量子通訊的複雜度

量子資源可以改善通訊複雜性問題，超出其經典限制(CCPs)。第一種量子方法可以分享糾纏併產生關聯，可違反貝爾不等式，於是這可以幫助經典通訊。第二種方法可以唯一地採取單量子系統的製備、傳輸和測量，也就是量子通訊。在這篇文章中，Martínez等人展示了在高維希爾伯特空間中後者相較於前者的優勢。他們關注於CCPs的家族，基於面貝爾不等式，研究了高維量子通訊的優勢，並且實現了諸如到10維繫統的量子通訊策略。這些實驗表明，對於越大的維度，就會比基於違反貝爾不等式的量子策略更大的優勢。對於足夠高維的情況，量子通訊也會超過只是在宏觀極限中滿足量子局域性的後量子貝爾關聯。他們發現，這些優勢與非秩1投影測量的使用相聯繫，並且提供了在6維希爾伯特空間中，如此測量的部分設備無關的證偽。（劉寧）

High-Dimensional Quantum Communication Complexity beyond Strategies Based on Bell’s Theorem

D. Martínez, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 150504 (2018)

二維擴散方程以及與之相關的

Kac多項式的精確持續指數

Poplavskyi和Schehr計算了帶有隨機邊界條件的2D擴散方程的持續性，也就是說，在擴散場中平面內給定點x的概率p₀(t)，直到時間t也不會改變符號。對於大t，他們展示了p₀(t)∼t^-θ(2)，這裡θ(2)=3/16. 他們使用在2D擴散方程和Kac隨機多項式的聯繫，表明（偶）度n的Kac多項式的概率q₀(n)沒有實根衰減，對於大n，如q₀(n)∼n^-3/4. 他們通過用隨機矩陣的截斷正交系綜的另一種聯繫得到這個結果。這允許我們可以計算擴散場零交叉的多種性質，等價於Kac多項式的實根。最後，他們揭示了第四模型的一個精確聯繫：零溫下有Glauber動力學的半無限伊辛自旋鏈。（劉寧）

Exact Persistence Exponent for the 2D-Diffusion Equation and Related Kac Polynomials

M. Poplavskyi and G. Schehr

Phys. Rev. Lett. 121, 150601 (2018)

引力與天體物理

動力學狀態下的引力玻色-愛因斯坦凝聚

本文作者研究了由引力作用導致的未平衡的暗物質暈和迷你集群裡的玻色-愛因斯坦凝聚和玻色星的形成。他們證明這種現象確實發生並且可以用動力學方程描述。他們給出了凝聚時間的表達式。其研究結果表明：在主流的暗物質模型（如隱形QCD軸子模型和模糊暗物質模型）中，玻色星可能會動力學地形成。

Gravitational Bose-Einstein Condensation in the Kinetic Regime

D. Levkov, A. Panin and I. Tkachev

Phys. Rev. Lett. 121, 151301 (2018)

漸近安全量子引力導致

帶電夸克的質量差異

本文作者提出了一個從第一性原理出發的包含量子引力微觀模型的方案，可以反推頂夸克和底夸克質量以及阿貝爾規範耦合。在他們的近似下，反屏蔽量子漲落會誘導產生阿貝爾超電荷的漸近安全不動點，從而導致產生唯一的固定紅外值，這在特定的微觀引力參數下是可觀測的。頂夸克和底夸克的不等量子數在規範和引力漲落的影響下，會導致頂夸克和底夸克的Yukawa耦合有不同的不動點值。這導致兩個夸克的動力學產生質量存在差異。為了定量計算，在他們的近似中，頂夸克和底夸克的電荷比優先選擇接近標準模型的值，即Q_b/Q_t=­-1/2.

Mass Difference for Charged Quarks from Asymptotically Safe Quantum Gravity

Astrid Eichhorn and Aaron Held

Phys. Rev. Lett. 121, 151302 (2018)

基本粒子與場論

首個π介子部分子分布

蒙特卡洛全局擬合分析

作者首次對π介子的部分子分佈函數（PDFs）進行了全局的量子色動力學分析。該基於巢式抽樣的蒙特卡洛分析結合了πA Drell-Yan數據和HERA實驗的領頭中子電子產生數據。HERA的數據可以將π介子的PDFs確定至更小的x值，並且有較小的，因手徵劈裂函數不確定度導致的模型依賴。該分析表明，在輸入能標，膠子帶有30%的動量分數（momentum fraction），遠高於單獨使用Drell-Yan實驗數據得到的結果。而海夸克（sea quarks）則帶有較小的動量分數，大約為15%。在同一個有效理論框架內，手徵劈裂函數和π介子PDFs可以用來描述質子的d¯−u¯反對稱。

First Monte Carlo Global QCD Analysis of Pion Parton Distributions

P. C. Barry et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 152001 (2018)

ATLAS探測器探測√s = 13TeV質子質子

碰撞中單、雙頂夸克產生間的干涉效應

本文展示了在一個有著顯著的、伴隨著b夸克和W玻色子的單頂夸克產生與雙頂夸克產生的干涉效應的相空間區域中的一個歸一化微分散射截面的測量。實驗從2015和2016年間在LHC由ATLAS記錄的36.1fb

Probing the Quantum Interference between Singly and Doubly Resonant Top-Quark Production in pp Collisions at √s= 13 TeV with the ATLAS Detector

M. Aaboud et. al. (ATLAS Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 121, 152002 (2018)

原子、分子與光學

腔-玻色-愛因斯坦系統中

序的動力學控制

本文通過對泵浦激光器進行週期性驅動，論證了腔-玻色-愛因斯坦（BEC）系統的超輻射躍遷的動力學控制。作者還證明了超輻射態的優勢密度波序可以被抑制，並且玻色-愛因斯坦凝聚的次優勢競爭序將會出現在穩態中。此外，本文還展示了，在平衡態下不存在的額外的非平衡密度波序可以動態穩定。最後，施加強驅動時，系統會出現混沌動力學。

Dynamical Control of Order in a Cavity-BEC System

Jayson G. Cosme, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 153001 (2018)

具有高光子效率的¹²⁹Xe-Rb

自旋交換光泵浦

本文介紹了一種Rb-¹²⁹Xe自旋交換光泵浦偏振器，能夠快速生成大量高度極化的¹²⁹Xe氣體。通過建模和測量，作者最大化了¹²⁹Xe核自旋極化輸出，以便在臨床環境中每5分鐘產生300立方厘米的極化

¹²⁹Xe-Rb Spin-Exchange Optical Pumping with High Photon Efficiency

G. Norquay, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 153201 (2018)

利用微波極化重建

自校準矢量原子磁力測量

原子磁力儀是測量磁場的最靈敏的方法之一。本文提出了一種利用銣原子超精細躍遷的極化依賴性將自然標度原子磁力儀轉換為矢量磁力儀的方法。首先，使用自校準方法來完全確定所應用的微波場的偏振橢圓度，在該方法中，光-原子相互作用提供了在正交實驗系統中瞭解場所需要的一切。然後，使用偏振橢圓度作為由麥克斯韋方程定義的三維參考來測量所施加的靜態場的方向。雖然用捕獲的原子做了演示，但這項技術可被應用於原子蒸汽或各種類原子的系統中。

Self-Calibrating Vector Atomic Magnetometry through Microwave Polarization Reconstruction

T. Thiele, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 153202 (2018)

絕熱通道連續體：

用啁啾激光脈衝控制電離

本文證明，通過改變真空-紫外激光脈衝中的啁啾方向，如果光的載波與兩個束縛態共振，就可以在非常高的對比度下實現激發和電離之間的轉換。如果這能擴展到把躍遷包括進連續體，則這將是快速絕熱通道的一個令人驚訝的結果。啁啾相位鎖定了兩個共振耦合束縛態的線性組合，其電離振幅在適當條件下取決於啁啾方向上相長或相消地干涉。作者在最小模型中推導出這種現象，並通過氦計算為例驗證了這種效應。

Adiabatic Passage to the Continuum: Controlling Ionization with Chirped Laser Pulses

Ulf Saalmann, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 153203 (2018)

分子光碎片態分佈的弱場相干控制

眾所周知，分子的光解離產生的長時間能量分辨的光碎片態分佈不能在固定泵浦脈衝光譜的弱場限制下被調控。然而，本文的工作在計算和數學上都證明了，當分子呈現重疊共振時，就可以在實踐中規避上述限制。當共振重疊的兩個或多個能量被有延時的不同的激光脈衝激發時，在與填充的不同能量相關聯的產物碎片態之間會產生干擾。作者發現，該干擾的發生與激發不同能量的脈衝之間的延遲時間無關。因此，正如所證明的那樣，該發現說明在給定能量下可以在儘可能長的時間內儘可能多次地修改碎片分佈。

Weak-Field Coherent Control of Molecular Photofragment State Distributions

A. García-Vela

Phys. Rev. Lett. 121, 153204 (2018)

非互易光子阻塞

本文提出如何在旋轉的非線性器件中通過光子阻塞來創建和操縱單向非經典光。文章將此效應稱為非互易光子阻塞（PB）。具體來說，作者證明了在旋轉的克爾諧振器中，當諧振器在一個方向而不是另一個方向上驅動時就會發生PB。這是因為Fizeau阻力造成的，導致反循環模式的共振頻率的完全分裂。不同類型的純量子相關（例如單光子和雙光子阻塞）可以在不同方向上以良好控制的方式出現，並且還揭示了從PB到光子誘導隧穿的過渡。本文的工作為實現手性量子技術或拓撲光子學的關鍵元素——量子非互易器件，開闢了一條新途徑。

Nonreciprocal Photon Blockade

Ran Huang, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 153601 (2018)

非線性動力學和流體力學

湍流中彈性小纖維的拉伸和屈曲

絕大多數情況下，湍流中的柔性小纖維被發現和剛棒一樣直，這由抗彎剛度和流體拉伸的協同作用產生。但是，這些纖維在翻滾並且經歷足夠強大的局部壓縮時，可能會彎曲。這種情況類似於激活過程，其中楊氏模量的倒數起到了溫度的作用。數值模擬表明，屈曲在時間上間歇性地發生。這個結果由意想不到的遠程湍流剪切的拉格朗日關聯造成。(閆子碩)

Stretching and Buckling of Small Elastic Fibers in Turbulence

Sofía Allende, et al

Phys. Rev. Lett. 121, 154501 (2018)

等離子體與束物理

激光尾場加速器中自注入閾值控制研究

激光等離子體加速電子束的參數控制，尤其是電子從背景等離子體注入加速結構過程中的注入控制，是一項值得深入研究的課題。得到高質量束的基本先決條件是暗電流自由加速（即僅注入電子加速）。Kuschel等人發現，背景等離子體中小尺度密度紋波足以引起電子不受控制的（自）注入。這種紋波能短至~50μm，故不能被標準干涉測量法分辨。作者們在流控制氣池中實現了束特性（發散和指向）顯著改善的背景自由注入。實驗結果得到了解析理論和三維Particlein cell模擬的支持。（秦晨，牟茂淋）

Controlling the Self-Injection Threshold in Laser Wakefield Accelerators

S. Kuschel, et al

Phys. Rev. Lett. 121, 154801 (2018)

凝聚態物理：結構

水在高壓下的納秒凍結：

亞穩定極限附近的成核與生長

[編輯推薦語] 經典理論解釋了衝擊波條件下冰VII相的成核與生長。

相變動力學的基礎研究促進了實驗方法實現最大程度過冷的可能，最近快速準等熵壓縮技術在這方面達到了頂峰。這種方法已經被證明在納秒時間尺度上可以將水凍結為高壓冰VII相，一些實驗經歷了非均勻成核過程，而另一些則明顯矛盾，表現出均勻成核模式。在這項研究中，Myint等人結合理論、模擬和實驗分析，從經典成核理論的角度解釋了這種看似矛盾的結果。他們發現經典的成核理論能夠準確的預測在極高驅動力下(|Δμ/k_BT|≈1)冰VII相形成的凝固動力學，但需要兩個重要的修正：(i)瞬態成核與(ii)分離固體和液體溫度。這是第一個能夠重現實驗觀察的快速冷卻動力學的模型。（劉瑞）

Nanosecond Freezing of Water at High Pressures: Nucleation and Growth near the Metastability Limit

P. C. Myint, et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 155701 (2018)

凝聚態物理：電子性質

MoTe₂相變的自旋分辨電子響應

Weber等利用自旋和角分辨光電子能譜研究了半金屬MoTe₂體材料在跨越中心對稱破缺結構相變溫度的性質。低溫非中心對稱相下，他們在體材料費米麵中觀察到三維自旋紋理，與第一性原理計算一致。這種自旋紋理和兩種類型的表面費米弧在體材料相變溫度以上並未被完全抑制。形成費米弧的準粒子的壽命取決於熱歷史，並且隨著朝向體材料結構相變的冷卻顯著延長。這個結果表明，當體材料主要處於中心對稱相時，表面附近存在一種新的極性不穩定形式。（方子明）

Spin-Resolved Electronic Response to the Phase Transition in MoTe₂

Andrew P. Weber et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 156401 (2018)

石墨烯干涉儀操控和表徵

谷極化的拓撲扭結態

雖然實驗上已經發現拓撲扭結態廣泛存在於六角晶格磁疇壁中，但是由於該扭結態一般在非常狹小的區域存在，使得對該態的描述變得相對困難。本文中，作者在石墨烯系統中，利用磁疇壁組成的Aharanov-Bohm干涉儀研究外磁場和費米能級調控手段對純谷電流的週期性調製。結果顯示，磁場和門電壓都能夠調控體系中的扭結態，但只有谷極化的電流可在該裝置內傳播和干涉。對於單層石墨烯器件來說，存在一個拓撲扭結狀態，且透射係數的振盪只有一個週期。對於雙層石墨烯裝置，存在兩個拓撲扭結態，對應兩個振盪週期。該發現為操控和表徵谷極化的拓撲扭結態提出了新方法。（劉錢）

Manipulation and Characterization of the Valley-Polarized Topological Kink States in Graphene-Based Interferometers

S. Cheng et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 156801 (2018)

調節平行耦合InAs量子點中的

Nilsson等人研究了平行排列且相互耦合的雙量子點中單電子和雙電子佔據情況下的自旋輸運。實驗中的雙量子點是結合晶相設計和靜電門壓工藝在InAs納米線中獲得的，兩個量子點之間躍遷耦合係數的調節範圍達到一個數量級。雙量子點的單電子能級間距和g因子都可以很大，分別達到10meV和10，這使得作者能夠研究量子點間耦合係數變化過程中系統在磁場下的基態從單態到三態的變化。作者具體研究了自旋軌道耦合導致的單三態間的反交叉能隙隨著躍遷耦合係數的變化關係。在強耦合情況下，作者從激發態能譜得到反交叉能隙為230μeV。基於每個量子點中單軌道的簡化雙量子點模型和速率方程，作者用理論計算重複出了實驗結果。（李松）

Tuning the Two-Electron Hybridization and Spin States in Parallel-Coupled InAs Quantum Dots

Malin Nilsson et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 156802 (2018)

銅氧化物超導體中

頂點電荷通量調製面內輸運特性

自從空穴摻雜銅氧化物中發現高溫超導現象後，關於高溫超導現象的形成機制就一直存在爭議。有認為電子的關聯性和自旋漲落在這裡起著重要作用。然而，其他現象，例如異常聲子、晶格效應以及自旋密度波等也被提出和高溫超導有關。本文中，作者藉助於第一性原理計算，表明在頂端陰離子和頂端陽離子之間如果有更強的成鍵作用，將會導致更高的臨界溫度產生。進一步，作者展示當頂端氧垂直振盪時，會觸發頂陽離子、頂陰離子和平面CuO

Apical Charge Flux-Modulated In-Plane Transport Properties of Cuprate Superconductors

Sooran Kim et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 157001 (2018)

Sr₂RuO₄中可能存在的

三維向列奇宇稱超導電性

一般認為Sr₂RuO₄中的超導配對形式是具有d_k∼(k_x+ik_y)z配對矢量的手性p波配對。這種p波配對屬於D_4h

Possible Three-Dimensional Nematic Odd-Parity Superconductivity in Sr₂RuO₄

Wen Huang and Hong Yao

Phys. Rev. Lett. 121, 157002 (2018)

空間反演和時間反演破缺的超導電性

通常來講，三維繫統中超導性出現在具有時間反演和空間反演對稱性的系統。本文中Fischer等人檢查了二維繫統中的超導電性，發現時間反演和空間反演這兩種對稱性並不需要同時具備，只要存在其中一種，在具有相對基面鏡像對稱的系統就可能存在超導。作者結合能量學和拓撲學，將這一類不同時存在空間反演和時間反演對稱性的超導態進行了分類。這些系統包括外場下的過渡金屬硫化物或者二維Rashba系統以及具有Neel反鐵磁序的超導單層FeSe。從能量學分析，作者得到了一些有趣的超導態，比如，他們在Neel序FeSe中發現了一種獨特的純帶內配對態以及馬約拉納手性邊緣態。從拓撲學角度，作者發現當系統只具有空間反演和鏡像對稱性時, 超導態的能隙完全打開，存在受拓撲保護的手性馬約拉納邊緣模式。在所有其他情況下都不能出現手性馬約拉納邊緣態，但是超導塊體具有節點從而可以支持受拓撲保護的扁平馬約拉納邊緣模式。作者的分析能夠為設計和尋找新型二維超導體和超導異質結提供指導。(李松)

Superconductivity without Inversion and Time-Reversal Symmetries

Mark H. Fischer et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 157003 (2018)

Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov態的證據

Kitagawa等在接近上臨界場μ₀H_c2的磁場下對CeCu₂Si₂進行核磁共振測量，以研究其在近配對破缺場處的超導(SC)特性。在較低的場中，Knight位移和核自旋晶格弛豫比率除以溫度1/T₁T在低於超導轉變溫度T_c(H)時突然降低，這是在傳統自旋單態超導的框架內理解的現象。相反地，1/T₁T在剛低於T_c(H)處增強，並當接近μ₀H_c2(0)的磁場平行或垂直於c軸時顯示出一段寬的最大值; 而Knight位移則從剛低於T_c

Evidence for the Presence of the Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov State in CeCu₂Si₂ Revealed Using⁶³Cu NMR

Shunsaku Kitagawa et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 157004 (2018)

從雙折射電子到相對論自旋1/2費米子的

邊緣或非費米液體：一種衍生的超普適性

Roy等提出準相對論贗自旋3/2費米子的相互作用節點費米液體的量子臨界理論，此係統具有兩個不同費米速度的非相互作用雙折射譜。當這種準粒子與無能隙玻色子自由度相互作用時，它會介導長程庫侖相互作用或其短程分量(自發對稱性破缺的原因)，在二維遠紅外或量子臨界狀態下，系統分別可由相對論自旋1/2費米子(具有獨特的速度)的邊緣或非費米液體描述，並且在三維下始終是邊緣費米液體。他們考慮了將這些假設推廣到具有任意半奇整數自旋的費米子，並推測關鍵的自旋1/2激發代表了對整個相互作用準相對論費米子族的超普適性描述。（方子明）

From Birefringent Electrons to a Marginal or Non-Fermi Liquid of Relativistic Spin-1/2 Fermions: An Emergent Superuniversality

Bitan Roy et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 157602 (2018)

傳輸量子比特中熱的非平衡準粒子

關於鋁超導性能的研究表明，體系中非平衡準粒子的激發會降低超導電路的性能。瞭解這些準粒子的能量分佈，將有助於瞭解它們的生成機制、它們對超導器件所施加的限制，以及如何有效地減輕其對量子解碼的影響。本文中，作者將傳輸量子比特中的電荷奇偶性開關與量子位的弛豫和激勵進行系統地關聯，研究傳輸量子比特中的準粒子激發現象。結果顯示，在平均弛豫時間到200 微秒的時間範圍內，都可觀察到準粒子激發，這表明該類設備中的準粒子損耗與其他損失機制處於同等的地位。此外，準粒子激發的測量速率大於其弛豫的測量速率，意味著該類準粒子比從描述其熱分佈中預測的更有能量。（劉錢）

Hot Nonequilibrium Quasiparticles in Transmon Qubits

K. Serniak et al.

Phys. Rev. Lett. 121, 157701 (2018)

軟物質與生物物理

光熱毛細振盪器

表面張力在界面處的光導向運動中起著重要作用，但靜態光源維持連續界面運動的例子很少。本文中，Hauser等人發現了一種基於吸附在流體界面處毫米級物體的由靜態光源驅動的持續振盪運動。該振盪器依賴光熱馬蘭戈尼（Marangoni）力的推進和毛細能的恢復作用，其中推進力可用入射光強度調製，而恢復力可通過表面曲率來調節。結果表明，通過調節光強大小、液滴體積和凝膠粒度等參數，該振盪行為可以從規則到近乎混沌、從持續態到阻尼態之間高度變化。這是馬蘭戈尼效應和毛細管力共同作用促使持續運動的第一個例子。同時，作者提出了一個描述該行為的定量模型，為基本參數的控制提供了重要的見解，也有助於研究更為複雜的、耦合的振盪系統。

Photothermocapillary Oscillators

Adam W. Hauser et al

Phys. Rev. Lett. 121, 158001 (2018)

[編輯推薦語]通過對大腦中有害蛋白質的擴散和聚集過程的計算機模擬，再現了幾種神經退行性疾病的損傷斑圖。

很多神經退行性疾病都與毒蛋白在大腦中的擴散和累積有關，毒蛋白的聚集所產生的損傷會進一步促使細胞死亡並加速組織萎縮。這些疾病的一個顯著特徵是，其特有的擴散斑圖和時空演化與疾病不同階段的典型症狀相關聯，因此易於定義神經病理學可見的疾病階段。Weickenmeier等人將輸運模型與力學模型相結合，研究了初始位置、各向異性和大腦的幾何結構對毒蛋白濃度和由此導致的腦組織萎縮的影響。研究表明，該最小模型可以重現不同神經退行性疾病的主要空間性質以及關鍵生物標誌物的特徵性整體增長。

Multiphysics of Prionlike Diseases: Progression and Atrophy

Johannes Weickenmeier et al

Phys. Rev. Lett. 121, 158101 (2018)

顆粒在活性液滴中的定位

化學活性液滴是結合了相分離和化學反應的非平衡系統，研究這種液滴可以揭示在非平衡環境中控制液滴的新物理機制。本文著重研究化學反應如何影響這種液滴中的固體顆粒，提出了一個活性液滴內部的顆粒定位的普適物理機制。研究發現，顆粒可以通過內部和表面的化學反應導致的物質通量來定位，顆粒是否居中取決於化學反應產生的成分通量的方向。作者將新提出的物理機制應用於中心體這一生物學中活性液滴的典型例子，結果表明該物理機制能夠很好地解釋中心體內的中心顆粒的定位。

Positioning of Particles in Active Droplets

David Zwicker et al

Phys. Rev. Lett. 121, 158102 (2018)

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關鍵字: 探索 二維 拉曼