Physical Review Letters 2018年120卷01 期中文導讀
普通物理：統計與量子物理
責編：塗展春
在離子阱中實現量子信息的高保真度儲存
建立可擴展的量子模擬器和計算機的一個很有前景的方案是使用相互連接的子系統合成一個可擴展的系統。這種方法的前提是能夠在子系統之間可靠地傳遞量子信息。對於囚禁的原子離子，可以通過將量子信息編碼到它們的內部態來實現這一方案。Kaufmann等人通過在微結構保羅阱（Paul trap）中遷移離子在171Yb+離子的超精細態中編碼了量子信息，並高精度地測量了這一量子信息的保真度。該離子的內部態的拉姆齊譜在超過280μm的距離上交錯的插入了高達4000次的遷移操作，每次操作耗時12.8μs. 對於每一次離子遷移而言，作者最終獲得了99.9994%態保真度。（馬宇翰）
High-Fidelity Preservation of Quantum Information During Trapped-Ion Transport
P. Kaufmann, T. Gloger, et al
Phys. Rev. Lett.120, 010501 (2018)
基於穩態光的光子相位控制門
Iakoupov等人提出了一種用來誘導原子系綜產生的光子間的強有效相互作用的方法。為了實現這一方法，作者使用所謂的穩態光效應來增強相互作用。忽略單原子與光的耦合，光子之間的相互作用強度可以通過增加原子總數來增強。對於足夠多的原子，這一裝置可以用來實現光子的受控相位門。對於在有兩光子輸出條件下的確定性和預報性（heralded）的相位門操作模式，作者推導了這兩種模式對應的保真度的解析表達式。（馬宇翰）
Controlled-Phase Gate for Photons Based on Stationary Light
I. Iakoupov, J. Borregaard, et al
Phys. Rev. Lett.120, 010502 (2018)
無檢測漏洞且設備無關的高速量子隨機數發生器
量子力學提供了產生真正的隨機性的方法，這是確定性的經典力學所無法給出的。值得注意的是，隨機性的不可預測性可以以不依賴於其實現設備的方式進行認證。Liu等人提出了一個基於無檢測漏洞的貝爾測試來研究設備無關的量子隨機數生成的實驗，本實驗是以糾纏光子作為載體實現的。在隨機性分析中，不預先進行獨立同分布假設，作者考慮了對手對量子敵手發起最有力的攻擊這種最壞的情況。在考慮了統計漲落並施加一個80Gb×45.6Mb的Toeplitz散列矩陣後，作者最終實現了114bit/s的隨機數產生率，且這一過程的失敗概率小於10?5。這一實驗結果標誌著在密碼學的實際運用和基礎物理測試領域邁出了關鍵一步。（馬宇翰）
High-Speed Device-Independent Quantum Random Number Generation without a Detection Loophole
Yang Liu, Xiao Yuan, et al
Phys. Rev. Lett.120, 010503 (2018)
實驗上利用單個囚禁的離子驗證Jarzynski等式相關的信息理論等式
熱力學中大多數非平衡過程只能通過不等式來量化。然而，Jarzynski關係式給出了非常簡單和一般性的等式將非平衡量和平衡自由能聯繫起來，並且這個等式在經典和量子區域都是適用的。Xiong等人報告了一個單自旋的測量實驗。這個實驗利用處於諧振子勢場中的超冷40Ca+離子在量子區域驗證了Jarzynski關係式。通過構建一個處於兩次投影測量之間的系統的時間演化過程，Xiong等人驗證了一般性的信息理論等式，從而間接驗證了Jarzynski關係式。Xiong等人分別考慮了純態和混合態作為初始狀態，以一種精確而基本的方式驗證了與互信息和Jarzynski等式相關的非平衡量子熱力學。（李耿）
Experimental Verification of a Jarzynski-Related Information-Theoretic Equality by a Single Trapped Ion
T. P. Xiong, L. L. Yan, et al
Phys. Rev. Lett.120, 010601 (2018)
基本粒子與場論
責編：晁偉、劉曉輝
Bs,dμ+μ?稀有衰變中增強的電磁修正
Beneke等人研究了B-介子輕子衰變Bs,dμ+μ?的電磁修正。不同於量子色動力學（QCD）效應，作者發現，虛光子交換可探測B-介子的內部結構，從而導致一種非局域湮滅效應，而QCD效應則完全包含在B-介子的衰變常數中。作者進一步發現該效應會被大對數（large logarithms）和mb/ΛQCD的冪次的動力學所增強。這種新奇的效應對於Bs,dμ+μ?的分支比有大約1%的貢獻，大小相當於以往估計的非參數化（nonparametric）理論誤差，4倍於之前估計的次領頭階量子電動力學（QED）的理論標度誤差。作者更新了標準模型對Bsμ+μ?的分支比預言為( 3.57 ± 0.17 ) ×10?9。
Enhanced Electromagnetic Corrections to the Rare DecayBs,dμ+μ?
M. Beneke, C. Bobeth, and R. Szafron
Phys. Rev. Lett.120, 011801 (2018)
核物理
責編：彭婧
遠離局域平衡的相對論流體動力學
傳統上認為流體動力學只適用於近局域平衡的體系。在這種情況下，流體動力學的有效理論可以被構建成一個梯度的級數序列。最近的應用顯示雖然這一級數會發散，但是可以進行Borel重求和，從而給出流體動力學的吸引子解，這個解即便是在大梯度的情況下也可以被很好的定義。任意的初始數據通過非流體動力學模式衰減可以很快地靠近這個吸引子。在本文中，作者引入了共形系統在遠離局域平衡時的流體動力學框架，並且對處於Bjorken流下的體系，確定了重求和Baier-Romatschke-Son-Starinets-Stephanov理論、弛豫時間近似的動理學和強耦合N=4超Yang-Mills理論的吸引子解。（王亞坤）
Relativistic Fluid Dynamics Far From Local Equilibrium
Paul Romatschke
Phys.Rev. Lett.120, 012301(2018)
超高能相對論重離子碰撞中的集體縱向極化
在相對論流體動力學框架下，作者研究了超高能相對論重離子碰撞中沿著束流方向的粒子極化。他們的研究表明，極化的縱向成分隨著質心能量的衰減要比橫向成分慢很多，即便是在有著無漲落初始態的理想縱向boost不變的情況下也是如此，並且可以利用它在橫向動量平面內的四極結構測量縱向極化成分。在理想的縱向boost不變的情況中，該極化正比於強子化的溫度梯度，並且它的測量可以為臨界溫度附近夸克膠子等離子體的冷卻速率提供重要的信息。（王亞坤）
Collective Longitudinal Polarization in Relativistic Heavy-Ion Collisions at Very High Energy
F. Becattini and Iu. Karpenko
Phys. Rev. Lett.120,012302(2018)
原子、分子與光學
導讀：宋新秀；責編：張文凱
多組態波函數絕熱連接的電子關聯
本文推導出了電子關聯能的絕熱連接（AC）公式，可用於廣泛類別的多組態波函數。AC表達式恢復了動態關聯能量，並保證了關聯能的平衡處理。將AC形式與擴展的隨機相位近似結合起來，就可只從參考的單電子和雙電子約化密度矩陣中得到關聯能。如果採用廣義的價鍵完美配對模型，就可以得到近似AC公式的簡單封閉表達式。這就導致了整體計算複雜度只增加到M5，從而使得該方法成為最有效的多組態方法之一，可以用來計算動態電子關聯和強關聯繫統。
Electron Correlation from the Adiabatic Connection for Multireference Wave Functions
Katarzyna Pernal
Phys. Rev. Lett.120, 013001 (2018)
強場電離中低於隧穿勢壘的再碰撞
本文確定了一個強激光場誘導的原子電離的新途徑，它是基於低於隧穿勢壘的再碰撞。通過修正的強場近似，直接再碰撞和低於勢壘的再碰撞的量子軌道的干涉引起了光電子動量分布峰值的可測量的移動。根據維格納概念，作者將動量移動與隧穿延遲時間相關聯從而推導出了動量移動的範圍。這就使得維格納的准靜態隧穿時間延遲的概念被擴展到了非絕熱領域。這裡得到的對光電子動量分布的校正與最新的強場光電子實驗光譜的精度關係密切。
Under-the-Tunneling-Barrier Recollisions in Strong-Field Ionization
Michael Klaiber, et al.
Phys. Rev. Lett.120, 013201 (2018)
對類軸粒子介導的破環PT對稱性的原子和分子電偶極矩所引起的電子與核子相互作用的限制的改善
當出現破壞宇稱和時間反演對稱性的相互作用時，原子和分子中的電子和核子之間的類軸粒子的交換會誘導原子和分子產生電偶極矩。在該研究中，作者使用相對論的Hartree-Fock-Dirac方法，包括電子的核極化校正，來計算了這種軸子交換誘導的原子電偶極矩。作者通過分析估計解釋了這些誘導的原子電偶極矩對軸133Cs,205Tl,129Xe,199Hg,171Yb19F,180Hf19F+,232Th16O，該文還限制了破環宇稱-時間對稱性由任意質量的一般類軸粒子介導的標量-贗標的核子-電子和電子-電子相互作用。這些限制大大改善了現有的實驗圍度，ma≥10?2eV。最後，作者也在某些弛豫模型中對破壞電荷-宇稱平衡設限。
Improved Limits on Axionlike-Particle-Mediated P, T-Violating Interactions between Electrons and Nucleons from Electric Dipole Moments of Atoms and Molecules
Y.?V. Stadnik, et al.
Phys. Rev. Lett.120, 013202 (2018)
用作精確磁場感測器的單原子晶體管
Feshbach共振，可用來調整超冷原子與外部磁場的相互作用，已被廣泛用於控制量子氣體的性質。本文提出了使用散射共振作為外場探針的方法，並且證明，只要仔細調整參數就可能對於一對原子達到10-5G（或nT）級別的精度。另外作者還報導，藉由他們的碰撞設置，可以用簡單的測量方案使量子精確度達到極限。
Single-Atom Transistor as a Precise Magnetic Field Sensor
Krzysztof Jachymski, et al.
Phys. Rev. Lett.120, 013401 (2018)
光學腔反向驅動的原子氣自旋和運動的負質量不穩定性
Kohler等人闡明了被俘獲的超低溫原子氣體的集體自旋進動和質心運動之間存在一種自旋-軌道相互作用，它由自旋和位置相關色散耦合介導從而驅動光學腔。在施加的磁場中接近其最高能態的集體自旋可以近似看作負質量諧振子。當拉莫爾進動和機械運動接近共振時，腔介導的耦合會導致負質量不穩定，這就驅動混合系統的相關模式成指數增長。作者還觀察到這種印跡在腔場調製上的增長，並通過觀察隨後自由演化過程中的瞬態衰減來估計所得到的雙模態的完全協方差。
Negative-Mass Instability of the Spin and Motion of an Atomic Gas Driven by Optical Cavity Backaction
Jonathan Kohler, et al.
Phys. Rev. Lett.120, 013601 (2018)
非線性動力學和流體力學
責編：蘭岳恆
光在特殊點停止
大約二十年之前，在超冷原子鈉雲中，光速被減到小於真空速度的10-7倍。其原理是當耦合激光器突然關閉時，一個慢的光脈衝可以被印在超冷原子團上，可以被讀出並再次轉換成光子。在這個過程中，光的停止是通過吸收並將其形狀存儲在原子系綜中來實現的。另一種停止光的方法，是通過光子晶體波導中能帶邊緣上群速度的消失來實現。這裡，Goldzak等人將光停止現象擴展到時間宇稱（PT）對稱系統。他們證實PT對稱的光波導中群速度可以降到零，如果這個系統製備在一個特殊點（Exceptional Points，EP）處。在這項工作中，他們揭示了光停止與特殊點（EP）之間的關係，特殊點（EP）表徵了一個系統有兩個傳播模式的頻率和特徵向量重合。這個特殊點僅可能出現在非厄密系統中，近期在不同物理領域引發一些令人振奮的現象。作者發現的這一效應可以在很寬的頻率與帶寬範圍內調整使用，因為其在一系列帶有增益和耗損的耦合脈衝上都實現了。這個結果在概念上開闢了設計新的慢光器件的可能性，因為它利用了EP的通用屬性，為實現這種技術和增強操作能力提供了更大的自由度。（閆子碩）
Light Stops at Exceptional Points
T. Goldzak, et al.
Phys. Rev. Lett.120, 013901 (2018)
等離子體與束物理
責編：陳少永
高功率高強度短脈衝X射線自由電子激光的產生
X射線自由電子激光兼具高功率、短脈寬、窄帶寬以及高橫向相干性的特點。提升激光脈衝功率的同時減小脈寬，將推動X射線自由電子激光的前沿應用發展，包括單分子成像技術與非線性X射線新方法。Guetg等人在操控6kA的峰值電流與縱向成形的電子束時，通過降低電子束橫向與縱向的質心偏移、減小束偏轉以及校正色散的方法，在實驗上將直線相干加速器光源的最大功率提升到了以往的300%以上，同時也將光脈寬減小到了10fs。（楊生鵬）
Generation of High-Power High-Intensity Short X-Ray Free-Electron-Laser Pulses
M. Guetg, et al
Phys. Rev. Lett.120, 014801 (2018)
凝聚態物理：結構
責編：鄧友金
迅速蒸發的微水滴的收縮揭示了其過冷的性質
過冷水是一種溫度低於熔點但卻仍然沒有結冰的水。真空中微米尺度的水滴的快速蒸發冷卻為過冷水的研究提供了一個極具吸引力的可能性，可以幫助我們實現遠低於現有技術水平所能達到的溫度。然而，在如此極端的實驗條件下，獲得可靠的水滴的溫度值是一件具有挑戰性的事情。在這篇文章里，Goy等人通過在一連串均勻的水滴序列中觀察拉曼散射中形態依賴的共振，以優於0.2%的絕對精度測量了由於蒸發質量損失所引起的液滴尺寸的變化。這一發現對於明確地確定液滴溫度是非常關鍵的。具體而言, 作者發現在溫度低至230.6±0.6開爾文時, 一部分初始直徑為 6379±12納米的液滴仍然保持著液態。這些結果對於近期公布的較大過冷液滴的溫度估計值提出了質疑，同時也為難以研究的深度過冷區間的液態水中的氫鍵網路提供了有價值的信息。（檀曉駿/王保宗）
Shrinking of Rapidly Evaporating Water Microdrop lets Reveals their Extreme Supercooling
C. Goy, et al.
Phys. Rev. Lett.120.015501 (2018)
凝聚態物理：電子性質
責編：袁喆，沈卡
利用修正過的快速數據排序來區分單分子破壞結軌跡
在許多研究領域中都涉及到對大數據進行分析處理，而數據集的過於龐大往往會給分析處理帶來限制和阻礙。如何在數量龐大的數據組中快速而又不失準確地篩選出可用數據就變的十分重要。在本文中，Hammil等人通過測量單分子斷裂結（single molecular break junction）的電導，提出了一種新的統計分析方法，即根據數據投影到關聯矩陣的第一或第二分量的不同而將數據進行分類。和目前的關聯矩陣分析方法相比，該方法不需要對數據中的預期特性進行任何特定的假設，自動將數據進行分類，耗時更少，並且能夠被廣泛應用於多元數據集。（劉錢）
Fast Data Sorting with Modified Principal Component Analysis to Distinguish Unique Single Molecular Break Junction Trajectories
J. M. Hamill, X. T. Zhao et al.
Phys. Rev. Lett.120, 016601（2018）
3D歐式晶體中的精確玻色-費米二元性
統計演變（statistical transmutation）對分數量子霍爾效應的描述起著至關重要的作用。然而，近期發現的經典玻色子和無質量的二分量費米子之間可能存在的二元性將這個概念推廣到無帶隙系統。這種二元性可以用來解釋許多物理現象的形成原因，比如半滿的朗道能級，超導-絕緣體轉變，以及強耦合拓撲絕緣體中的表面態。雖然這種玻色-費米二元性反覆被提出，但是它仍然未經證實。本文中，作者利用精確的UV映射方法，對3D歐式晶體中的配分函數進行描述，表明3D歐式晶體中存在著精確的玻色-費米二元性。（劉錢）
Exact Boson-Fermion Duality on a 3D Euclidean Lattice
J. Chen, J. Son et al.
Phys. Rev. Lett.120, 016602 (2018).
狄拉克半金屬中的鏡面反常
Burkov證明狄拉克半金屬除了手性反常外，還擁有另一個量子反常現象。這種被Burkov稱作鏡面反常表現在狄拉克半金屬對外磁場的奇異響應：當磁場旋轉時反常霍爾電導率展現出階梯函數型的奇異性。這個現象與（2+1）維狄拉克費米子的宇稱反常非常相似，只是宇稱對稱性被動量空間任意時間反演不變的狄拉克點附近的鏡面對稱性取代了。（李松）
Mirror Anomaly in Dirac Semimetals
A.? Burkov
Phys. Rev. Lett.120, 016603 (2018).
受限三維狄拉克半金屬Cd3As2薄膜中的量子霍爾效應的觀測
Schumann等人研究了Cd3As2這種代表性三維狄拉克半金屬外延生長薄膜中的磁致輸運性質，發現足夠薄的薄膜中塊體電子態會打開一個能隙，並且低溫下的電子輸運由表面態的載流子主導。這些表面態的載流子具有足夠大的遷移率來實現量子霍爾效應。實驗中觀察到尖銳的量子化信號證明輸運確實發生在表面，塊體部分貢獻很小。Schumann等人的工作為研究這類拓撲材料中的新奇量子輸運性質鋪平了道路，也證明了異質結構可以用來研究和操控拓撲半金屬中的量子態。（李松）
Observationof the Quantum Hall Effect in Confined Films of the Three-Dimensional Dirac SemimetalCd3As2
Timo Schumann et al.
Phys. Rev. Lett.120, 016801 (2018).
分數量子霍爾相下的複合費米子回旋加速軌道
在乾淨的二維電子系統里，如果施加的垂直磁場足夠大，系統可以展示出不同填充因子的量子基態。近期，在不對稱的雙層電子體系中發現同時存在複合費米子和Wigner晶體相。在本文中，Jo 等人研究了低溫以及高垂直磁場下雙層GaAs空穴體系的多體效應。作者發現，與電子系統相比，空穴體系具有更大的有效質量和更強的朗道能級混合效應，所以在高密度（頂）層可以形成複合費米子的費米海，然而低密度（底）層則形成填充很小的Wigner晶體相。通過測量測量高密度層的磁電阻隨著底層密度的變化關係，作者還發現，由於層間相互作用，當底層密度增加時，在頂層分開鄰近分數量子霍爾態的電阻峰值發生非單調變化。當複合費米子回旋加速軌道使Wigner晶體的格點被覆蓋時，電阻峰值達到最大。（劉錢）
Cyclotron Orbits of Composite Fermions in the Fractional Quantum Hall Regime
I. Jo, H. Deng et al.
Phys. Rev. Lett.120, 016802 (2018).
無電荷費米液體的雜訊
Moca等人構建了一套費米液體理論來描述超導體-量子點-非磁金屬結中單態-雙態相變點附近的輸運行為。儘管該無電荷費米液體中的准粒子沒有確定的電荷，對於粒子-空穴對稱性而言，向安德森模型的映射揭示了隱藏的U(1)對稱性和相應的贗電荷。和其他關聯費米液體不同的是，Moca等人研究的系統的背散射雜訊顯示存在一個與Cooper 對相同的有效電荷，e*=2e。（李松）
Noise of a Chargeless Fermi Liquid
C. Moca et al.
Phys. Rev. Lett.120, 016803 (2018).
由長程相互作用增強的手性拓撲超導體
Viyuela等人研究了具有長程躍遷和長程配對的二維P波超導體的相圖和邊緣態，得到不同於通常短程模型結果的新型拓撲相和准粒子態。當躍遷和配對項隨距離以相同的速度指數衰減時，其中一個具有傳播型Majorana邊緣態的拓撲手性相通過長程耦合顯著增強；另一方面，當長程配對幅度隨距離的衰減比躍遷項的衰減慢時，出現新的拓撲相：傳播型Majorana態變得非局域且在熱力學極限下打開能隙。值得注意的是，這些非局域的邊緣態依然很魯棒，和塊體的貢獻區明顯分離，並且同時在兩個邊緣上都有分布。（李松）
Chiral Topological Superconductors Enhanced by Long-Range Interaction
Oscar Viyuela et al.
Phys. Rev. Lett.120, 017001 (2018).
強自旋軌道耦合Sr2IrO4體系中電場調控的結構和物理特性
一直以來，通過外加電場對體系的結構和物理特性進行調控都是比較困難的。在本文中，Cao等人證明在具有強自旋軌道耦合作用的反鐵磁莫特絕緣體裡面能夠實現電場對結構和物理特性的有效調控。Sr2IrO4是典型的具有強自旋軌道耦合的反鐵磁絕緣體，作者以該材料為例，測量不同電流方向下的X射線譜以及磁化曲線，發現適當的外加電流可以誘導Sr2IrO4中相當可觀的晶格膨脹並降低體系的帶隙、Néel溫度以及原子磁矩。進一步測量晶格膨脹與溫度的關係，表明晶格膨脹是由於磁序和晶體的相互鎖定導致的。同時，該膨脹效應同時也能誘導出新穎的輸運性質——負微分電阻，為新功能材料和設備的產生提供了可能。（劉錢）
Electrical Control of Structural and Physical Properties via Strong Spin-Orbit Interactions in Sr2IrO4
G. Cao, J. Terzic et al.
Phys. Rev. Lett.120, 017201 (2018).
受限激子-極化子凝聚中的相干時間演化
Klass等人研究了實空間的約束對於強耦合狀態下半導體微腔發射過程中二階相干性的影響，發現實驗中由刻蝕微柱造成的限域效應對於器件中准凝聚態的時域相干性有促進作用。利用基於量子跳躍的微觀量子理論擬合實驗數據，作者仔細研究了泵浦能量和限域效應的影響，發現受限結構中聲子參與的轉變過程增強了。當泵浦能量強於凝聚閾值時，從發射光由熱統計到相干統計的轉變看出，隨空間約束增強時域相干效應會顯著改善。（李松）
Evolution of Temporal Coherence in Confined Exciton-Polariton Condensates
M. Klaas et al.
Phys. Rev. Lett.120, 017401 (2018).
有機半導體微腔中的帶電極化激元
Cheng等人觀測到了室溫下摻雜的有機半導體微腔中光和光學極化子之間的強耦合效應。同時沉積MoO3和空穴型輸運材料4,4"-環己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺]會引入很大的空穴密度，造成中心能量為1.8eV的窄線寬光學躍遷，這個躍遷過程對應的吸收係數超過104cm-1。躍遷過程和Fabary-Perot腔中的聲子模式耦合在一起形成兩支能夠被角度依賴反射率測量清晰分辨的極化激元支。Cheng等人的實驗結果提供了一條電學手段操控有機半導體中極化激元，並通過增強極化激元之間的庫侖相互作用，降低極化激元凝聚、激光發射等非線性現象閾值的可能途徑。（李松）
Charged Polaron Polaritons in an Organic Semiconductor Microcavity
Chiao-Yu Cheng, et al.
Phys. Rev. Lett.120, 017402 (2018).
過渡金屬單硅化物中的雙外爾聲子
電子和光子的拓撲態得到了人們極大的關注。而拓撲力學態的研究僅僅局限在在人造晶格中低能經典千赫茲頻率聲波。一些重要的物理過程，比如電聲耦合強度、熱導大小等卻是由太赫茲頻率下的聲子決定的。在本文中，Zhang等人利用第一性原理計算方法研究了空間群號為198的無中心反演的材料 MSi(M=Fe,Co,Mn,Re,Ru)晶體，發現在太赫茲頻率的聲子譜上有雙外爾點。該類外爾點有著新穎的拓撲性質：在布里淵區中心有自旋為1的外爾點，而在角落有電荷為2的狄拉克點，無帶隙的表面聲子色散關係是螺旋狀的，等頻線在布里淵區表面形成單一非收縮的環。這些受拓撲保護的塊體和表面態聲子可以被中子散射以及電子能量損失譜測量，為原子尺度下受拓撲保護的聲子形成提供了新可能。（劉錢）
Double-Weyl Phonons in Transition-Metal Monosilicides
T. Zhang, Z. Song, et al.
Phys. Rev. Lett.120, 016401（2018）
強關聯拓撲絕緣體SmB6中的4f晶體場基態
近期，基於角分辨光電子能譜、掃描隧道能譜以及表面電導的相關實驗提出處於中間價態的近藤絕緣體SmB6可能是拓撲絕緣體。而表面拓撲態的信息可以從整體的對稱性推斷出來，所以，對SmB6中晶體-電場（crystal-electric filed）下基態對稱性的研究就變的十分必要。Sundermann等人利用非共振的非彈性X射線散射研究了強關聯絕緣體SmB6中晶體電場下Sm的4f基態對稱性，發現在SmB6中確實存在受拓撲保護的表面態，並且指出該拓撲態是由於Sm中J=5/2構型下的Г8四重態決定而非Г7下的雙重態。（劉錢）
4f Crystal Field Ground State of the Strongly Correlated Topological Insulator SmB6
M. Sundermann, H. Yavas et al.
Phys. Rev. Lett.120, 016402 (2018).
希爾伯特空間截斷下的拓撲指數不變性
拓撲材料中的拓撲指數是體系波函數的重要特性，然而，除了自由費米子以及少數可精確求解的模型，通過對角化哈密頓量來得到精確波函數是十分困難的。另一種方式是將較大的希爾伯特空間中的父系狀態（parent states）投影到較小的、截斷的（truncated）希爾伯特空間中，構建候選波函數（candidate wave function）。這種情況下，父系空間是物理的，而投影的態則提供了適用於數值求解的，更為經濟的描述方式。在拓撲材料中，截斷過程本身怎樣影響體系的拓撲性仍然不是十分清楚。在本文中，Huang等人研究了希爾伯特空間中截斷波函數與拓撲性的關係。作者表明，只要拓撲指數是在父系態扭曲邊界相空間中被計算，歸一化的截斷波函數就可以保留其父系態的拓撲性。如果截斷影響了終態的邊界條件，不變指數可能會獲得不同的物理解釋；如果拓撲指數是受對稱性保護的，截斷應該保留該對稱性。進一步分析表明，波函數的截斷和塊體材料中的量子糾纏效應密切相關。該發現為研究波函數的拓撲結構提供了新的視角。（劉錢）
Invariance of Topological Indices Under Hilbert Space Truncation
Z. Huang, W. Zhu et al.
Phys. Rev. Lett.120, 016403 (2018).
通過量子點自旋閥的自旋翻轉
Gergs等人發展了一套研究量子點自旋閥中自旋輸運和磁性動力學的理論。作者證明由於強關聯效應的影響，加在量子點上的門電壓能夠控制電流導致的磁體轉矩，實現電壓操控磁性翻轉，系統的磁性狀態變化則可以在電阻上表現出來。作者指出他們的模型可能在磁掃描隧道顯微鏡針尖以及人工量子點等系統實現。（李松）
Spin Switching via Quantum Dot Spin Valves
N.? Gergs et al.
Phys. Rev. Lett.120, 017701 (2018).
軟物質與生物物理
責編：葉方富，楊明成
軟固體三維流中基本重排的率相關和時空關聯
Vasisht等人利用共聚焦顯微鏡、流變學和分子模擬分析了在剪切框架中的三維液滴重排，研究了剪切下的阻塞乳膠（jammed emulsions）。對局域動力學的定量分析揭示了引起小應變流動的基本非仿射重排。他們發現去阻塞的機制和材料流動曲線的翻轉都與重排時空關聯隨所施加剪切率的一個定性變化聯繫在一起。高剪切率時，液體團簇呈現協同線狀運動；低剪切率時，基本非仿射重排呈現更廣範圍的關聯和複雜的時空模式。三維的微觀細節提供了對材料流動曲線具體特性的新理解，這些特性為一大類技術上重要的軟無序固體和本構模型的新基本成分所共有。（杜光樂）
Rate Dependence of Elementary Rearrangements and Spatiotemporal Correlations in the 3D Flow of Soft Solids
V. Vasisht, etal.
Phys. Rev. Lett.120, 018001 (2018)
膠體多晶的局域溶化對晶界的吸引作用
Cash等人發現在二維膠體晶體中，激光誘導的局域溶化能夠吸引並扭曲晶界。當和晶體顆粒邊界接觸的溶化區域重結晶時，晶界發生扭曲，這種吸引是由扭曲顆粒邊界構型的多樣性所驅動的。此外，這種吸引作用提供了一種製作任意形狀的人工膠體晶體顆粒的方法，使得對晶界動力學新的實驗研究成為可能, 這引出了一個新方法來製備具有指定微結構的材料。（杜光樂）
Local Melting Attracts Grain Boundaries in Colloidal Polycrystals
Caitlin E. Cash, et al.
Phys. Rev. Lett.120, 018002 (2018)
不能移動的活性物質：死亡和繁殖誘導的活性
與平衡態的原子固體不同，生物薄膜（細菌細胞組成的軟固體）在組分水平上沒有較大的熱漲落，但是活細胞的隨機繁殖和死亡可以產生力學響應。Kalziqi等人對生物薄膜表面高度的漲落進行了測量，研究了細胞死亡和繁殖的力學結果，這些生物薄膜中存在兩種霍亂弧菌拮抗菌株，這些菌株彼此通過VI型分泌系統來殺死與之接觸的其他菌株。先前對活性物質的研究主要集中在由組分運動引發的活性，這裡的活性是由不能移動的細胞的繁殖和死亡產生的。生物薄膜的輪廓由白光干涉儀在近穩態極限下測量。儘管生物薄膜遠離平衡態，測量到的表面高度漲落譜與Risler等人[Phys. Rev. Lett.115, 258104 (2015)]預測的具有活性誘導有效溫度的熱滲透膜譜相似。Kalziqi等人對霍亂弧菌殺傷菌株的活性和基因修飾後非殺傷菌株的活性進行了比較，並用基於個體的模擬進行驗證，發現得到的有效溫度隨死亡和繁殖數量的增加而增加，並且死亡和繁殖能夠使生物薄膜流體化。這些測量結果揭示了死亡和繁殖所誘導的活性的獨特物理效應。（杜光樂）
Immotile Active Matter: Activity from Death and Reproduction
A. Kalziqi, D. Yanni, et al.
Phys. Rev. Lett.120, 018101 (2018)
文字編輯：謝曉芝
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