普通物理
責編：郭文安
具有真正time-bin糾纏的後選擇
無漏洞的貝爾違反
糾纏是物理學基礎測試和實現量子信息協議(例如與設備無關的安全通信) 的寶貴資源。由於實現中的魯棒性和簡單性，time-bin糾纏被廣泛用於在自由空間和光纖傳播中以達到這些目的。然而，所有現存的time-bin糾纏的實現都有內在的選擇後漏洞，這破壞了它們的有效性。這裡，Vedovato等人報告了一個違反貝爾不等式的「真正的」time-bin糾纏實驗，並且沒有後選擇漏洞。他們在兩個測量站引入了幹涉儀的新功能，其作為快速同步光學開關運行。這個方案使他們能夠獲得超過9個標準偏差的無後選擇漏洞的貝爾違反。由於他們的方案完全可以使用標準的基於光纖的組件實現，並且與現代集成光子學兼容，因此他們的結果為在長距離上分布真正的time-bin糾纏鋪平了道路。（崔石峰）
Postselection-Loophole-Free Bell Violation with Genuine Time-Bin Entanglement
Francesco Vedovato, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 190401 (2018)
量子糾錯退相干噪聲
典型的量子糾錯研究往往假設概率性的泡利噪聲，主要是因為它相對容易分析和模擬。由實際的相干誤差所導致的有效邏輯噪聲則相對不為人所知。在這裡Beale等人證明, 用穩定器代碼編碼一個系統並測量誤差綜合，可以退相干誤差，也就是說，即使不做恢復操作，也會引起相干誤差向概率性的泡利噪聲收斂。兩個有用的後果是：邏輯電路中的錯誤率通過邏輯電平的平均門保真度得以很好地量化，以及可以通過獨立地優化每個綜合的有效噪聲的邏輯保真度來確定實質上最優的恢復操作。（劉玉海）
Quantum Error Correction Decoheres Noise
Stefanie J. Beale et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 190501 (2018)
超過421 km光纖安全量子密鑰分發
Boaron等人提出了一個2.5 GHz重複率的量子密鑰分發系統，該系統利用了三態time-bin協議結合單誘餌方法。利用針對量子密鑰分配和超低損耗光纖進行優化的超導單光子探測器，他們可以在最大距離421 km分發密鑰，並在405 km內獲得6.5 bps的密鑰率。(崔石峰)
Secure Quantum Key Distribution over 421 km of Optical Fiber
Alberto Boaron, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 190502 (2018)
量子態的解糾纏成本
作者表明，催化消除二分量子態的糾纏所需的最小噪聲率由正規化相對糾纏熵給出。這提供了文獻Groisman et al., Phys. Rev. A 72, 032317 (2005) 裡提出的一個核心開放問題的解決方案，並補充了他們的主要結果，即擦除所有關聯所需的最小噪聲率由量子互信息給出。作者將討論擴展到三分量子態。在這裡作者表明，由正規化的相對恢復熵給出的噪聲漸近速率足以將態轉換為局域可恢復態。（朱文靜）
Disentanglement Cost of Quantum States
M. Berta and C. Majenz
Phys. Rev. Lett. 121, 190503 (2018)
用催化劑量化一般資源理論中的資源
在物理學的所有領域中經常被提到的一個問題是如何利用物理系統的某個屬性來實現有用的任務，以及如何以有意義的方式量化這種屬性。作者通過以下證明回答這個問題。在一個允許使用自由態作為催化劑的一般資源理論框架中，漸近情景下給定態中包含的「資源」的數量等於該態資源的正規化相對熵。雖然作者需要對資源理論框架做一些假設，但它仍然足夠普適，其特殊情況包括關於糾纏、相干、不對稱、絕熱性、不均勻性和純度的量子資源理論。作為副產品，作者的結果還表明，局部注入的噪聲量（用以消除糾纏態中包含的所有糾纏）等於正規化相對糾纏熵。（朱文靜）
Quantifying Resources in General Resource Theory with Catalysts
A. Anshu, M. Hsieh, and R. Jain
Phys. Rev. Lett. 121, 190504 (2018)
量子退火和熱化：源於可積性的見解
Fuxiang Li等人求解了一個具有量子退火計算所需基本特徵的模型：基態糾纏，退火速度可控，基態能量在整個演化過程中被能隙分開，以及由自旋哈密頓量的伊辛部分的參數編碼的可編程的計算問題。他們的解法可以嚴格非微擾地刻畫最終的非絕熱激發，包括用退火率和系統尺寸來標度它們的數量。他們還證明量子關聯可以加速計算，並且在退火協議的最後，導致所有微觀狀態呈現完美的吉布斯分布。（劉玉海）
Quantum Annealing and Thermalization: Insights from Integrability
Fuxiang Li et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 190601 (2018)
引力與天體物理
導讀：郭敏勇；責編：高思傑
極低吸收率的非晶矽：
克服引力天文學中的熱噪聲
非晶矽在基礎研究和許多工業應用上具有理想的性能。然而，因其光吸收率高通常不能被接受，特別是對於引力波探測。作者報告了一種新型離子束沉積方法，用於製造非晶矽，具有前所未有的低未配對電子自旋密度和光學吸收，首次超越了吸收的自旋限制。在低未配對電子密度下，吸收不再與電子自旋相關，而是與電子遷移間隙有關。與標準離子束沉積相比，1550nm處的吸收率降低了約100倍。這一突破表明，非晶矽可以作為近紅外應用中的極端性能光學塗層，為未來引力波探測器概念提供了重要支持。
Amorphous Silicon with Extremely Low Absorption: Beating Thermal Noise in Gravitational Astronomy
R. Birney, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 191101 (2018)
從引力波觀測中跟蹤黑洞反衝
聚合的雙黑洞會發射各向異性的引力輻射。這會導致線性動量的淨髮射，從而帶來源的慢慢加速。結果，最終的殘餘黑洞獲得了被稱為反衝速度或引力反衝的特徵速度。引力波發射的對稱性會反映在雙黑洞發射的引力波模式的相互作用中。文章中，作者利用在引力波發射的高階模式中儲存的豐富信息來推斷沿著視線方向的反衝分量（徑向反衝）。他們使用對齊-轉到（非進動轉動）雙黑洞的數值相對論模板，對非旋轉黑洞的數值相對論波形的模擬信號進行參數推斷，來完成這一分析。他們使用單個高級LIGO探測器以及在其早期工作靈敏度內，發現對適合的引力源，即那些質量比q ≥ 2，總質量約為100個太陽質量，對適度的120km/s的徑向反衝，他們在後驗概率分布的90％可信區間可以排除信噪比為15的零反衝。非零徑向反衝分量的測量可以為離開源的引力波提供線性動量淨輸運的第一個觀測特徵。
Tracking Black Hole Kicks from Gravitational-Wave Observations
Juan Calderón Bustillo, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 191102 (2018)
基本粒子與場論
責編：晁 偉、劉曉輝
2+1維楊-米爾斯理論的卡西米爾效應
作者首次通過第一性原理的數值模擬研究了非阿貝爾理論的卡西米爾效應。在二維、零溫情況下，作者發現距離很近的完美色電導體會相互吸引並有個小的反常標度量綱。當導體相聚較遠的時候，該吸引立會被一個新的質量量，卡西米爾質量，指數壓低。令人驚訝的是，該質量和最小的膠子質量完全不同。這個新的質量標度的湧現可能是真空對，由足夠近的色電導體誘導的光滑變化到色禁閉相而產生的板的反作用的結果。
Casimir Effect in Yang-Mills Theory in D=2+1
M. N. Chernodub et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 191601 (2018)
2+1維符號優化流形的有限密度費米子
作者展示了有限密度時2+1維Thirring模型的熱力學的蒙特克羅計算。作者通過將路徑積分的積分域形變到復空間，如此一來在參數化流形簇裡最大化平均符號，來繞過了符號問題(sign problem)。作者展示了格點大小大到103的結果，作者發現在高密度以及/或高溫度時，手徵凝聚會突然減少。
Fermions at Finite Density in 2 + 1 Dimensions with Sign-Optimized Manifolds
Andrei Alexandru, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 191602 (2018)
中等耦合強度的 N=4超對稱楊-米爾斯
等離子體的熱譜函數中的傳輸峰
作者研究了在中等’t Hooft耦合和有限色數目時，N=4超對稱楊-米爾斯理論中，應力能量張量的熱譜函數的結構。在規範-弦對偶中，該研究簡化為研究帶有與規範理論中的耦合（的倒數）所對應的高微商修正的經典的體內超引力。作者通過，非微擾地求解了與在0空間動量的應力-能量張量所對偶的度規漲落的運動方程，來將微擾領頭階修正的分析外推到了中等耦合強度的情形。作者觀察到與兩類馳子模有關的熱關聯函數的解析結構中產生了標度分離。作為這種分離的結果，與之有關的譜函數在小頻率區間呈現出一個窄的結構。該結構控制了理論中輸運的動力學並且可以用輸運峰來描述。作者將他們的結果和微擾論一般的預期做了比較。
Transport Peak in the Thermal Spectral Function of N = 4 Supersymmetric Yang-Mills Plasma at Intermediate Coupling
Jorge Casalderrey-Solana, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 191603 (2018)
用ATLAS探測器在√s=13 TeV的質子質子
對撞的bb¯τ+τ−衰變道搜索共振
和非共振的希格斯玻色子對的產生
文章展示了在bb¯τ+τ−末態中搜索共振和非共振的希格斯玻色子對的結果。該搜索使用了由atlas探測器在2015年和2016年搜集的36.1fb-1的√s=13 TeV的質子質子對撞數據。實驗考慮了至少一個τ-輕子衰變到強子和一個中微子末態的τ-輕子對的衰變。在數據中沒有觀測到顯著地超出預期本地的事例。因此，非共振的希格斯對的產生的散射截面乘以分支比在95%置信度被限制為小於30.9fb，12倍於標準模型的期望。數據同樣被分析用來探索共振希格斯對的產生,以限制基於兩個雙重態和一個Randall-Sundrum體引力子模型的延展希格斯部分的模型。
Search for Resonant and Nonresonant Higgs Boson Pair Production in the bb¯τ+τ− Decay Channel in pp Collisions at √s=13 TeV with the ATLAS Detector
M. Aaboud, et al. (ATLAS Collaboration)
Phys. Rev. Lett. 121, 191801 (2018)
兩個希格斯雙重態模型中
電弱相變的非微擾分析
作者通過推導維度約化的高溫有效理論並將有效理論的相圖與已知結果匹配來對兩個希格斯雙重態模型（2HDM）的電弱相變進行了非微擾的分析。作者找到了參數空間中理論進行一級相變的區域。特別地，作者的發現與之前用微擾結果建議的2HDM中一級電弱相變基本特徵（mA0 > mH0+mZ）相一致。
Nonperturbative Analysis of the Electroweak Phase Transition in the Two Higgs Doublet Model
Jens O. Andersen, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 191802 (2018)
原子核物理
責編：耿立升
通過壽命測量得到98Zr共存形狀的證據
Singh等人在法國國家重粒子加速器設施(GANIL)上利用反衝距離都卜勒頻移法測量了98Zr第一激發2+，4+和6+態的壽命。通過能量為6.2MeV/u的238U 束流轟擊 9Be靶產生的裂變反應，得到了98Zr一系列的激發態，並利用EXOGAM探測陣列以及裂變碎片測量了反應產生的γ射線，這些裂片碎片是通過VAMOS++譜儀探測，利用質量和原子數鑑別的。實驗結果表明，98Zr的B(E2;2+ 1→0+ 1)=2.9(0.6)(0.2)(W.u.)，這證實了在N=60處突發的集體行為的存在（Sr和Zr的同位素在N=60處存在從球形到扁長形狀的急速的形變）。他們還將實驗結果與大尺度的蒙特卡羅殼模型和超越平均場理論的計算結果進行了比較。與最新的蒙特卡羅殼模型結果的比較表明，在98Zr核中存在球形-扁長-三軸形變的形狀共存現象。（肖楊）
Evidence for Coexisting Shapes through Lifetime Measurements in 98Zr
Purnima Singh, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 192501 (2018)
78Ni贗自旋對稱性與形狀共存的
微觀起源：來源於壽命測量的線索
Delafosse等人利用VAMOS（一個用於粒子鑑別的儀器）和AGATA譜儀（一種γ譜儀）以及反衝距離都卜勒頻移法測量了N=52的同中子素88Kr，86Se和84Ge激發態的壽命，實現了84Ge的衰減的電四極躍遷概率B(E2;2+ 1→0+ 1)和B(E2;4+ 1→2+ 1)的首次測量。雖然88Kr和86Se的B(E2;2+ 1→0+ 1)表明，由惰性78Ni內核，自然價空間為（3s,2d,1g7/2,1h11/2）提供的最大的四極集體行為已經飽和，但是84Ge的B(E2;2+ 1→0+ 1)遠大於88Kr和86Se的B(E2;2+ 1→0+ 1)，表明之前在N?49中發現的形狀共存現象延拓到了N≥50區域。他們將在Z=32處出現的集體行為（形狀共存）解釋為質子單粒子能級序列的贗SU（3）組織，該現象是贗自旋對稱性的清晰表現。贗自旋對稱性為理解從Ni到Sn的整個中質量區域中觀察到的質子和中子單粒子結構提供了可靠的指導，表明同位旋矢量-矢量ρ介子場在殼結構演化中可能起重要作用。（肖楊）
Pseudospin Symmetry and Microscopic Origin of Shape Coexistence in the 78Ni Region: A Hint from Lifetime Measurements
C. Delafosse et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 192502 (2018)
原子、分子與光學
導讀：宋新秀；責編：張文凱
利用旋轉激發產生手性
分子手性通常可以理解為是對分子平衡結構中空間反演對稱性的一種破缺。鮮為人知的是，非手性分子可以通過極端旋轉激發轉變成手性分子。在這裡，文章從理論上證明了生成旋轉誘導手性的清晰策略：光學離心旋轉激發磷化氫分子（PH3）成為手性集群態，對應於順時針（R對映體）或逆時針（L對映體）繞軸旋轉，幾乎與單個P─H鍵重合。在離心脈衝期間，施加強直流電場有利於產生一種旋轉對映體形式，產生具有永久定向的旋轉角動量的動態手性分子。表徵旋轉誘導手性的這一重要步驟有望為研究手性提供全新觀點。
Climbing the Rotational Ladder to Chirality
Alec Owens, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 193201 (2018)
單離子誘導裡德堡阻塞的觀察
[編輯推薦語]：在超冷原子云中生成離子，會延遲隨後的裡德堡原子的產生，直到離子離開。
文章研究了單個離子與高度激發的超冷裡德堡原子的長程相互作用，並給出了數十微米距離範圍內介導的離子誘導裡德堡激發阻塞的觀察報告。文中混合離子-原子系統直接由超冷原子系綜通過單個裡德堡激發的近閾值光電離產生，並採用了特別適用於產生極低能量離子的雙光子實驗方案。離子的運動由小電場精確控制，這就使得作者能夠分析一系列主量子數的阻塞機制。最後，文章探討了離子作為高靈敏度、單原子電場傳感器的能力。所觀察到的離子-裡德伯-原子相互作用目前對於混合離子-原子系統中的糾纏生成或超冷化學研究都很有用處。
Observation of Rydberg Blockade Induced by a Single Ion
F. Engel, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 193401 (2018)
有機極化聲子雷射與由弱到強的耦合過渡
在用有機分子實驗實現室溫極化聲子激射之後，作者提出了一個微觀模型，可用於探索物質-光耦合強度從弱到強的過渡。作者還考慮了非平衡Dicke-Holstein模型，包括與振動模式的強耦合和物質與光的強耦合，並提供了該模型在熱力學極限中的相圖。最後，文章討論了極化聲子雷射的機制，揭示了一個自我調優的過程，並確定了常規染料雷射器和有機極化聲子雷射器之間的關係和區別。
Organic Polariton Lasing and the Weak to Strong Coupling Crossover
Artem Strashko, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 193601 (2018)
非線性動力學和流體力學
責編：蘭嶽恆
用於超靈敏位移和相位測量的
納米天線幹涉漸逝波激發
Lei Wei等人提出了一種基於幹涉漸逝波照射納米天線而得到的超靈敏位移和相位測量方法。展示了通過適當的納米天線設計，微小的位移和相對相位變化可以轉換為傅立葉空間中散射方向的變化。這些敏感變化源於漸逝波幹涉圖案中產生的純虛數坡印亭矢量方向的強位置依賴性。使用強約束的漸逝駐波，驗證了納米天線零散射方向的高靈敏度，可以在較寬範圍內隨位移線性變化。利用弱約束的漸逝波幹涉，可以在特定位置附近達到對微小位移或相位變化的更高靈敏度。所提出方法的高靈敏度可以形成許多計量應用的基礎。此外，這個概念證明了坡印亭矢量虛部的重要性，這是一種與無功功率有關的特性，在光子學中經常被忽略。（張毓）
Interferometric Evanescent Wave Excitation of a Nanoantenna for Ultrasensitive Displacement and Phase Metrology
Lei Wei, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 193901 (2018)
納米粒子埃級定位的橫向Kerker散射
單根納米天線的埃級定位是邁向先進納米計量學、醫學和生物物理學的關鍵一步。Bag等人表明，使用全光學方法可以以亞埃精度解析低至幾埃的單個納米天線位移。Bag等人使用了橫向Kerker散射方案：精心構造光束來激發電介質納米天線內的一組多極模式，在遇到幹涉時定向散射到遠場。Bag等人對其方案進行光譜調整，使其對每納米天線位移的定向散射變化最敏感。最後，通過實驗證明，低至3Å的天線位移是可分辨的，定位精度為0.6Å。（張毓）
Transverse Kerker Scattering for Angstrom Localization of Nanoparticles
Ankan Bag, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 193902 (2018)
連續體束縛態控制的
高Q共振非對稱超曲面
Koshelev等人揭示了面內對稱性破缺的（電介質或金屬）功能原子看似不同晶格產生的功能表面可以支持尖銳高Q共振，其由連續體對稱保護束縛態的扭曲引起。Koshelev等人發展了這種不對稱周期結構的嚴格理論，並證明了連續體束縛態與Fano共振之間的聯繫。其研究結果提供了在納米光子學和元光學中的許多應用中，對功能曲面共振進行智能操作的方法。（張毓）
Asymmetric Metasurfaces with High-Q Resonances Governed by Bound States in the Continuum
Kirill Koshelev, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 193903 (2018)
動態聲子格子中非互易波傳播的觀測
線性時不變介質中的聲波通常互易；然而，互易可以在時變系統中崩潰。 Yifan Wang等人報導了動態一維聲子晶體中非互易性的實驗證明，其中局部彈性性質依賴於時間。該系統由一排排斥磁鐵組成，組件的原位彈性勢場由一組電磁鐵調製。時間上的調製打破了時間反轉對稱性並在色散關係中打開了方向性帶隙。如實驗和數值結果所示，類似這樣的非互易機械系統提供了新方向，可以生產用於整流的聲子二極體。（張毓）
Observation of Nonreciprocal Wave Propagation in a Dynamic Phononic Lattice
Yifan Wang, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 194301 (2018)
高體積分數顆粒負載管流
顯示沒有噴發的湍流相變
使用超聲成像測速儀，能夠提供粒子負載流相變的獨特見解。結合穆迪時間平均性質圖，Hogendoorn等人證明了高體積分數的層流 - 湍流轉變行為不同於單相和低體積分數的情況。對於低體積分數，在存在湍流噴發的情況下發現急劇轉變，類似於單相情況。看起來，這種情況下的粒子會引發亞臨界轉變。對於高體積分數，在轉變區間中發現沒有湍流噴發的平滑相變。對於這種情況，粒子的存在導致超臨界轉變。（張毓）
Particle-Laden Pipe Flows at High Volume Fractions Show Transition Without Puffs
Willian Hogendoorn, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 194501 (2018)
等離子體與束物理
責編：陳少永
無像差有源等離子體透鏡中的發射度守恆
有源等離子體透鏡技術是一種用於帶電粒子束強聚焦的便捷技術，因其適用於新型加速器方案而倍受關注。在提供kT /m聚焦梯度的同時，有源等離子體透鏡可能因等離子體溫度分布的徑向不均而產生像差，進而導致束的質量變差。Lindstrøm等人首次直接測量了這種像差，結果與理論一致，這表明在氣體種類從較輕氣體（氦氣）變為較重氣體（氬氣）時，該像差可以被完全抑制。基於該結果，作者證明了氬填充有源等離子體透鏡聚焦電子束的發射度守恆。（秦晨，牟茂淋）
Emittance Preservation in an Aberration-Free Active Plasma Lens
C. A. Lindstrøm, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 194801 (2018)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.194801
凝聚態物理：結構
責編：殷志平
偶極波色氣體的液滴晶體基態
Baillie和Blakie證明了圓柱對稱諧波阱中偶極玻色氣體的基態具有豐富的相圖，其中包括由液滴排列成破壞旋轉對稱性的晶格的液滴晶態。他們建立了一個小液滴的解析模型，並用它得到了一個經過數值驗證的零溫相圖。Baillie和Blakie認為在液滴晶體周圍的一個確定區域存在連貫的低密度環，這會產生一個既有局域又有擴展特性的新相。（劉瑞）
Droplet Crystal Ground States of a Dipolar Bose Gas
D. Baillie and P. B. Blakie
Phys. Rev. Lett. 121, 195301 (2018)
裂紋前緣與自發聲波的相互作用
[編輯推薦語]傳播中的裂紋發出的聲波能夠影響裂紋的運動及其留下的痕跡。
在注入矽中傳播裂紋與自發射聲波的相互作用導致了裂紋表面的周期性圖案。在裂紋前緣之前直接測量聲波輻射證實了聲波主頻的出現和裂紋的速度有關。因為裂紋前緣存在的周期性偏差，表明了表面改性是由粗糙度調製構成。本文提出了一個解釋圖案形成的物理機制，並與觀察到的圖案波長一致。(曹錦)
Crack Front Interaction with Self-Emitted Acoustic Waves
D. Massy, et al
Phys. Rev. Lett. 121,195501 (2018)
熔化矽：超越密度泛函理論
本文作者用隨機相位近似（RPA）計算了具有立方金剛石相的矽的熔點。RPA包括精確交換和電子的局部和非局部多體關聯效應的近似處理。作者預測了不包含和包含核心極化效應的熔化溫度分別為1735K和1640K。這兩個值都在1687K的實驗熔化溫度的3%以內。相比之下，常用的採用廣義梯度近似的密度泛函理論預測的熔點為200K太低，而雜化泛函則高估熔點150K。作者將預測的熔點與立方金剛石和矽的β-錫相的能量差相關聯，確定這種能量差是發展近似泛函的一個重要基準。目前的結果表明，RPA可用於預測精確的有限溫度特性，並強調了RPA對凝聚態物質良好的預測性能。(麻曉波)
Melting Si: Beyond Density Functional Theory
Florian Dorner, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 195701 (2018)
高壓條件下H-He和H-N混合物
在高壓下的反應特性
通過一系列拉曼光譜的研究，作者調查了高壓條件下不同濃度的H-He和H-N混合物的行為。他們發現，在壓力小於250 GPa，溫度為300 K時，H-He固態混合物沒有發生化學締合，而且二者的可混合性也沒有增強。相反，他們在H-N混合物中觀察到了與濃度相關的N2-H2範德瓦爾斯固體的形成，該固體在50 GPa以上可以形成具有N-H鍵的化合物。通過這項綜合研究，作者可以證明最近報導的H2-He混合物的化學締合可以歸因於N2的汙染，繼而產生N2-H2化合物。（毛慧燦）
Reactivity of Hydrogen-Helium and Hydrogen-Nitrogen Mixtures at High Pressures
Robin Turnbull, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 195702 (2018).
凝聚態物理：電子性質
責編：袁喆，馬鋒傑，沈卡
Floquet系統中的三維手性晶格費米子
Sun等人發現Nielsen-Ninomiya 禁止定理在Floquet晶格中仍然適用：在三維Floquet晶格中存在數量相等的左手性和右手性外爾點。儘管如此，在絕熱極限下，低能子空間的時間演化與高能子空間解耦，低能子空間中的塊體動力學可以被擁有額外左手或者右手外爾點的Floquet能帶所描述。作者發現在兩條能帶絕熱演化的假設下，右手外爾點和左手外爾點的數目之差正好等於絕熱Floquet算符在整個布裡淵區內環繞數的兩倍。基於這些發現，作者提出可以通過對四維量子霍爾系統降維獲得一個三維哈密頓量，從而在三維晶格中實現純左手或純右手外爾粒子。作者還指出表面絕熱近似的失效有助于波包在外加磁場下形成不同尋常的閉合軌道，這意味著波包可以在圖譜中的高能和低能部分來回運動。（李松）
Three-Dimensional Chiral Lattice Fermion in Floquet Systems
Xiao-Qi Sun et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 196401（2018）
單層VSe2中電荷密度波的
獨特能隙結構和對稱性
單層過渡金屬二硫化物（TMDCs）是石墨烯平臺以外電子器件應用的理想選擇;它們中的許多都表現出新穎的特性，包括電荷密度波（CDWs）和磁有序。由於TMDCs的準二維性質，這些單層中的電荷密度波通常是相應的體材料電荷密度波的平面投影;不同的CDW對稱性是出乎意料的。Chen等人在此報導了成功生長出純淨單層VSe2，與體VSe2中層結構的4×4電荷密度波不同，形成了（√7×√3）的電荷密度波。單層的角分辨光電子能譜顯示在區域邊界處具有約為100meV的相當大的（√7×√3）電荷密度波能隙，220K的電荷密度波轉變溫度是體材料的兩倍，並且沒有理論預測的鐵磁交換分裂。這種具有異常對稱性破缺的穩固的電荷密度波成為基態可以通過第一性原理分析得到解釋。這個結果反映了二維極限下的一種獨特的電荷密度波現象。（方子明）
Unique Gap Structure and Symmetry of the Charge Density Wave in Single-Layer VSe2
P. Chen et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 196402 (2018)
高階拓撲絕緣體中的Majorana Kramers對
Majorana邊界態由於具有拓撲量子性而受到廣泛關注。然而，現有的實現該特殊態的方法大都依賴於外部磁場，不利於超導態和Majorana邊界態本身的實現。本文中，作者指出可以利用無調諧方案來實現高階拓撲絕緣體(higher-order topological insulators,HOTIs)中的Majorana Kramers對。作者證明，通過將HOTI的兩個鉸鏈引入到s波超導體附近，當局域的Andreev配對超過交叉的Andreev配對時，二者之間的競爭會導致Majorana Kramers對的形成。同時，作者指出這種拓撲超導電性是通過適當的電子-電子相互作用來穩定，避免了磁場或局部電壓柵的應用，並且要求比非螺旋納米線更弱的相互作用，具有一定的應用優勢。（劉錢）
Majorana Kramers Pairs in Higher-Order Topological Insulators
C. H. Hsu et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 196801 (2018)
能帶對準和固體的內置勢場
內置勢場對於理解許多界面現象至關重要，因為它決定了界面處的能帶對準。儘管其重要性，但它確切的符號和大小在半個多世紀以來一直被認為並沒有明確的定義。在這裡，Choe等人提出一種體材料的通用能量參考，這給出了內置勢場和固有（即體材料）能帶對準的明確定義。此外，他們發現當系統處於電平衡時，內置勢場明確地由組成材料的體性質決定，而界面僅在沒有平衡時起作用。他們的定量理論可以統一描述界面的各種重要屬性，從電子器件中的功函數到肖特基勢壘。（方子明）
Band Alignment and the Built-in Potential of Solids
D. Choe, D. West, and S. Zhang
Phys. Rev. Lett. 121, 196802 (2018)
調控單個磁性雜質與超導體的耦合：
量子相變和輸運
[編輯推薦語]一種磁性雜質結，其交換耦合可以通過STM尖端操縱Fe-porphin的靈活性來機械調控。
超導體上磁性吸附的交換散射導致Yu-Shiba-Rusinov（YSR）束縛態。依賴於交換耦合的強度，磁矩僅微弱地擾動庫伯對凝聚態，導致無自旋基態，或者在其附近結合準粒子，導致（部分）屏蔽的自旋態。在這裡，Farinacci等人利用吸附在Pb(111)表面上的Fe-porphin（FeP）分子的靈活性，在這些不同的基態之間可逆地和連續地調控。他們發現FeP磁矩在純淨吸附狀態下是被屏蔽的。在接近掃描隧道顯微鏡的尖端處，他們施加足夠強的吸引力來調控分子以通過量子相變至無自旋態。他們通過研究作為尖端-分子距離函數的輸運過程來確定和表徵相變，通過單電子隧穿以及（多重）Andreev反射來激發YSR態。（方子明）
Tuning the Coupling of an Individual Magnetic Impurity to a Superconductor: Quantum Phase Transition and Transport
Laëtitia Farinacci et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 196803 (2018)
FeSe系統中洪特增強的電子可壓縮性
及其與Tc的關係
在鐵基超導材料中，當通過摻雜或施加壓力使得體系的長程磁序受到抑制時，有利於體系中超導相的實現，這表明和自旋漲落相關的相互作用可能對超導配對機制起重要作用。本文中，作者藉助於slave-spin平均場理論和密度泛函理論，分別計算了斜方晶系FeSe和SrTiO3襯底上單層FeSe中傳導電子的壓縮係數。結果表明，通過分析這些化合物的相互作用-摻雜相圖，發現在這些材料中的電子壓縮係數有一個增強區，這與之前洪特金屬的模擬結果一致。有趣的是，在環境壓力下不同類型的FeSe中具有增強壓縮性的區域略有不同。在靜水壓下，塊體FeSe中的增強壓縮性區域與周圍的區域相接觸; 而在單層FeSe中，增強區域在摻雜電子的一側。這些發現與實驗中觀察到的超導臨界溫度Tc增強呈正相關，支持了超導配對的可能性。（劉錢）
Hund-Enhanced Electronic Compressibility in FeSe and its Correlation with Tc
P. V. Arribi and L. Medici
Phys. Rev. Lett. 121, 197001 (2018)
磁阻標度反應了BaFe2(As1-xPx)2中
強關聯動力學的對稱性
人們已經在大量奇異金屬中發現與溫度成線性關係的電阻率，這個現象被看作是金屬準粒子圖像失效的證據。本篇工作報導了近期發現的奇異金屬BaFe2(As1-xPx)2中磁阻的H/T標度關係與電流和磁場的相對取向無關，其大小和形式反而與磁場和垂直於磁性鐵原子層的單晶軸之間的相對取向有關。這個發現表明磁性輸運標度並不來源於準粒子跨越費米面時的常規平均速度或者軌道速度，而是源自二維關聯效應的耗散。（李松）
Magnetoresistance Scaling Reveals Symmetries of the Strongly Correlated Dynamics in BaFe2(As1−xPx)2
Ian M. Hayes et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 197002（2018）
增益誘導鐵磁體中反鐵磁性的產生
一般而言，可以通過加熱、加壓以及施加外場的方式誘導鐵磁-反鐵磁一階相變的發生。但是，該類方法只在較少數的材料中有用。本文中，作者提出了一種新的理論映射方法，表明具有增益(損耗)的鐵磁體相當於具有等量損耗(增益)的反鐵磁磁體。作為一個很有吸引力的應用，作者在具有增益的手性鐵磁薄膜中演示了反鐵磁斯格明子（Skyrmion）粒子的實現和操作。同時，作者在增益和損耗互相平衡的鐵磁雙層結構中，發現反鐵磁斯格明子只有在宇稱時間對稱性被破壞的情況下才能被發現,進一步證明了可以通過調整增益-損耗參數實現一階鐵磁-反鐵磁相變。（劉錢）
Antiferromagnetism Emerging in a Ferromagnet with Gain
H. Yang et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 197201 (2018)
採用系統鞍點搜索方法揭示
磁性斯格明子的複製、坍塌和逃逸
斯格明子（Skyrmion）是一種特殊的非共線磁結構，除了表現出粒子的性質，還攜帶拓撲電荷，研究溫度和外場影響下斯格明子的穩定性對於基於斯格明子的器件研發是十分必要的。雖然理論上可以識別斯格明子在有限溫度下所經歷的可能轉變，但是其中的轉變機制卻還不是很清楚。本文中，作者利用系統鞍點搜索方法，通過理論計算研究磁斯格明子可能經歷的各種轉變行為。結果顯示，斯格明子在通過邊界時，會發生坍塌和逃逸的行為。而在經歷分裂階段時，則可以形成兩個斯格明子態。這種複製過程中的活化能類似於坍塌和逃逸行為中的活化能。同時，動力學模擬結果顯示，外部磁場在一定時間間隔內的傾斜也會引起斯格明子的複製過程。（劉錢）
Duplication,Collapse, and Escape of Magnetic Skyrmions Revealed Using a Systematic SaddlePoint Search Method
G. P. Müller etal.
Phys. Rev. Lett. 121, 197202 (2018)
H3LiIr2O6中氫序
對磁性Kitaev相互作用的強烈作用
近期有報導說在H3LiIr2O6這種接近Kitaev蜂巢模型的銥酸鹽中可以形成量子液體。為了檢驗這個說法，Yadav等人進行了詳細的量子化學計算來確定Ir原子磁矩間的磁相互作用。作者發現雖然鐵磁Kitaev交換作用比其他自旋耦合作用要強，但仍然遠弱於Na2IrO3中的交換作用。這是層間原子所佔據的特殊位置造成的：移除Ir2O2附近的氫陽離子會把相應的Ir-Ir原子間的Kitaev交換作用增大3倍。因此任意氫序的缺失都會對磁性相互作用有著劇烈影響，甚至導致自旋無序化。（李松）
Strong Effect of Hydrogen Order on Magnetic Kitaev Interactions in
H3LiIr2O6
Ravi Yadav et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 197203 （2018）
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