普通物理：統計與量子物理
導讀：王子；責編：任捷
測量光晶格中費米子
與硬核玻色子的單粒子密度矩陣
光晶格中的超冷原子為典型的量子格點模型提供了一個乾淨可控並且被很好孤立的物理實現。隨著近期量子氣體顯微鏡的出現，對單個格點上原子佔據情況的測量已經成為了可能。但目前為止，對佔據數基矢下單粒子密度矩陣中的非對角元的測量還沒有被實現。本文中，作者提出了一個可得到費米子與硬核玻色子的上述基本物理量的方案，並且探究了它的準確度與可行性。這項方案的實現依賴於：遠距離格點之間較大等效隧穿耦合的實現，以及在兩次淬火之後可測量格點佔據的實驗方法。
Measuring the Single-Particle Density Matrix for Fermions and Hard-Core Bosons in an Optical Lattice
Luis A. Peña Ardila, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 260401 (2018)
光子系統離散時間
量子隨機行走中的超對稱偏振反常
量子反常會導致有限期望值從而違背系統顯而易見的對稱性。它對於電子、光子與原子系統中各種拓撲效應十分關鍵。雖然量子反常會引起系統對外場的獨特響應，但一般卻難以被直接觀測到。本文中，作者用光網絡實現了離散時間量子隨機行走，在其中，系統中的反常可以直接通過觀測拓撲能隙態的獨特圓偏振被探測到。作者提出的實驗系統基於單步實驗方案，它克服了先前多步實驗方案的不可行性。該系統的演化結合了手徵對稱與先前未被探究的酉超對稱。在實驗測量隨機行走硬幣態的基礎上，作者進行了完整的偏振層析，提供了對預期的反常能隙態的證據。文中的研究為動力學地提純量子態的量子信息應用提供了新的前景。
Supersymmetric Polarization Anomaly in Photonic Discrete-Time Quantum Walks
Sonja Barkhofen, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 260501 (2018)
神經網絡重整化群
作者基於具有層次結構的可逆產生模型，提出了一種變分重整化群（RG）方法。此模型可從物理空間到隱空間（含簡化互信息）進行層級的變量變換。相反地，神經網絡可按照逆RG流直接將獨立高斯噪音映射到物理構型上去。此模型具有精確且容易處理的似然性，而這為無偏訓練以及對隱變量重整化能量函數的直接獲取提供了可能。為了訓練對應的模型，作者對物理問題中的裸能量函數進行了概率密度蒸餾。其中，訓練損失為物理學自由能提供了一個變分上界。作者給出了Ising模型中互相獨立的集體變量，並在隱空間中進行了加速的混合Monte Carlo採樣，由此展示了此方法的實際應用價值。最後，作者對文中方法與RG的小波公式化系統以及現代保信息RG研究之間的聯繫進行了說明。
Neural Network Renormalization Group
Shuo-Hui Li and Lei Wang
Phys. Rev. Lett. 121, 260601 (2018)
量子隨機建模中的矩陣乘積態
在隨機建模中，人們付出了巨大的努力，試圖能使用最少的過去信息來預測一個隨機過程的未來。同時，在凝聚態物理中，矩陣乘積態（matrix product states, MPS）是一維自旋鏈的一個特別有效的表徵方法。本文中，作者將每一個隨機過程與自旋鏈恰當的量子態相聯繫。他們證明，隨機過程的最優預測模型與對應的量子態的MPS表徵直接聯繫。相反的，MPS方法為最被熟知的量子預測模型提供了一個系統性的構建方法。上述的聯繫使可以算出為獲得最優預測模型所必需的量子存儲的大小。作者證明了，該存儲大小與對應自旋鏈過去-未來糾纏的大小相吻合。
Matrix Product States for Quantum Stochastic Modeling
Chengran Yang, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 260602 (2018)
引力與天體物理
導讀：郭敏勇；責編：高思傑
用旋轉扭秤檢驗有手徵質量時的等效原理
文章中，作者提出了一種新的對等效原理的檢驗，旨在使用不同手徵的測試體尋找是否可能存在對引力宇稱的破壞。測試體為一對左右手徵石英晶體，其重力加速度差異可以通過旋轉扭秤測量。結果表明，朝向地球的加速度差異為Δaleft-right=[-1.7±4.1(stat)±4.4(syst)]×10-15ms-2(1-σ統計不確定性)，對應的厄特沃什參數為η=[-1.2±2.8(stat)±3.0(syst)]×10-13。這是第一次對有手徵質量時的等效原理的實驗測試，並為可能違反引力宇稱性的尋找提供了新的方法。
Test of the Equivalence Principle with Chiral Masses Using a Rotating Torsion Pendulum
Lin Zhu, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 261101 (2018)
衰減的反德西特空間衍生德西特宇宙學
弦緊緻化的最近進展表明，對正真空能量的低能宇宙學的最簡單構造存在障礙。生成尺度分離的德西特解這種困難的存在，暗示在一個量子引力的么正理論中嵌入宇宙學真空存在UV/IR難題。受到這個難題的激發，作者提出了在弦理論中嵌入正能量Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker宇宙學。他們的提議中，四維的引力被限制在一個膜上，該膜可以作為介質，將非超對稱五維反德西特宇宙偽真空衰變為真真空。通過這種方式，四維觀察者自然會感受到一個與物質和輻射耦合的有效正宇宙常數，避免了對尺度分離或者基本德西特真空的需要。
Emergent de Sitter Cosmology from Decaying Anti-de Sitter Space
Souvik Banerjee, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 261301 (2018)
用壓電調諧多模腔尋找軸子暗物質
μeV軸子是對標準模型一種不錯的推廣。軸子暗物質實驗（ADMX）合作旨在通過在強磁場中尋找暗物質軸子與微波光子的共振轉換來發現這個粒子。文章中，作者報告了一個開拓性實驗，即ADMX「Sidecar」，旨在為未來更高質量的探索鋪平道路。該實驗臺位於內部，並與主要的ADMX實驗協同工作。Sidecar實驗排除了三個間隔很寬頻率範圍的質量，(4202–4249, 5086–5799和7173–7203 MHz)。此外，Sidecar證明了，使用壓電致動器進行腔體調諧是成功的。而且，他們的報導是首次使用TM010和TM020模式測量數據。
Piezoelectrically Tuned Multimode Cavity Search for Axion Dark Matter
ADMX Collaboration
Phys. Rev. Lett. 121, 261302 (2018)
基本粒子與場論
責編：晁偉、劉曉輝
相變中的全息碰撞
Attems等人使用全息術來分析具有熱相變的單參數強耦合規範理論中的相對論碰撞。對於參數的臨界值，轉換是二階的，對於次臨界值，它是一階的，對於超臨界值，它是平滑的交叉。作者從雙重幾何上的重力衝擊波的碰撞中提取規範理論應力張量。無論轉變的性質如何，對於接近臨界值的參數值，幾乎所有的投擲能量都會在中等快度下沉積到長壽命的準靜態能量團中。這種配置由二階流體動力學的本構關係很好地描述，該二階流體動力學包含在局部靜止系中純空間的所有二階梯度。相比之下，Müller-Israel-Stewart型流體動力學公式未能提供良好的描述。作者還討論了對QCD臨界點搜索的可能影響。
HolographicCollisions across a Phase Transition
Maximilian Attems et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 261601 (2018)
軸Ward等式和Schwinger機制：
對實時手徵磁效應和凝聚的應用
我們在穩恆電磁場下，研究了宇稱破缺情形下手徵粒子對產生的問題。我們澄清了在平衡態和非平衡態情形下手徵粒子對產率的不同。在強磁場下，Schwinger機制會增強手徵粒子對的產生。根據Schwinger公式，粒子對產率將被質量項指數壓低。同時，在軸矢量的Ward恆等式中，質量修正值僅來源於其中的贗標量項。在實時公式體系下，我們嚴格計算了軸矢量Ward恆等式的在初態-初態下的期望值，得到了手徵粒子對產率，結果跟Schwinger公式是一致的。但是，我們發現，手徵反常在初態-末態的期望值是零。我們的研究闡明了，在平衡態和非平衡態下，手徵磁效應不同的結果。同時，我們也將計算方法應用到了實時下手徵凝聚的計算裡。(由本文作者提供)
Axial Ward Identity and the Schwinger Mechanism: Applications to the Real-Time Chiral Magnetic Effect and Condensates
P. Copinger, K. Fukushima, Shi Pu
Phys. Rev. Lett. 121, 261602 (2018)
原子核物理
責編：耿立升
20B和21B的首次觀測
通過每核子能量約230MeV的22N和22C的質子移除反應，Leblond等人首次觀測到了最豐中子的硼同位素20B和21B。他們發現這兩個原子核都以共振態的形式存在，並且通過到19B加一個中子或者19B加兩個中子的衰變對共振態進行了研究。22N的雙質子移除布居了20B中一個顯著的類共振結構。該結構位於單中子衰變域之上約2.5 MeV處，被解釋成起源於由殼模型預測的靠得很近的1-,2-基態雙態。對於22C的質子移除，19B加一個和兩個中子（衰變）道與21B中雙中子衰變閾之上2.47±0.19MeV處的共振態布居一致，並且21B顯示出直接的雙中子衰變。他們發現得到的20,21B的基態質量過剩與從最近質量評估中導出的質量面外推值一致。（王亞坤）
First Observation of 20B and 21B
S. Leblond et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 262502 (2018)
27Ne中弱束縛態增強的電偶極強度
Loelius等人測量了27Ne中弱束縛激發態的一個增強的低能電偶極（E1）躍遷強度。他們利用都卜勒頻移壽命測量結合γ追蹤陣列GRETINA，柱塞裝置，以及S800光譜儀確定了27Ne中1/2+→3/2- E1躍遷強度的下限為0.030e2fm2（0.052 W.u.），這是該質量區束縛離散態中觀測到的最強的E1躍遷強度。這個值至少比3/2-到3/2+gs基態躍遷強度的測量值大了30倍。當前結果和大規模殼模型計算的比較表明觀測到的E1增強中核芯激發以及形變起了重要作用，以及該躍遷可能是弱束縛形變系統中電偶極躍遷的一個奇特例子。（王亞坤）
Enhanced Electric Dipole Strength for the Weakly Bound States in 27Ne
C. Loelius et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 262501 (2018)
原子、分子與光學
導讀：宋新秀；責編：嚴運安
穩定的p波共振二維費米-玻色二聚體
作者考慮了在費米-玻色混合物中形成的二維弱束縛異種分子，它既含有相互吸引的費米-玻色相互作用也有排斥的玻色-玻色相互作用。玻色子間的交換會誘導分子間的吸引力，可以被調控為p波共振。這種有吸引力的費米子分子可以在準二維超冷同位素混合物中實現。作者證明它們在重組到深度束縛的分子態以及形成高階團簇（三聚體，四聚體等）方面都是穩定的。
Stable p-Wave Resonant Two-Dimensional Fermi-Bose Dimers
B. Bazak and D. S. Petrov
Phys. Rev. Lett. 121, 263001 (2018)
超螢光、自由感應衰減和四波混頻：
經過氦離子密集樣品的自由電子雷射脈衝
本文報導了自由電子雷射脈衝（波長24.3 nm）在氦氣中傳播的實驗和數值研究，其中電離和激發填充了He+ 4p態。在波長分別為469、164、30.4和25.6nm處觀察到強定向發射。作者將469和164 nm處的發射解釋為4p-3s-2p級聯超螢光，在30.4nm處的發射解釋為2p-1s躍遷處的yoked超螢光，而在25.6nm處的發射解釋為3p態的自由感應衰變。
Superfluorescence, Free-Induction Decay, and Four-Wave Mixing: Propagation of Free-Electron Laser Pulses through a Dense Sample of Helium Ions
James R. Harries, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 263201 (2018)
Sr光學晶格時鐘的操作魔力強度
本文實驗研究了Sr光學晶格鍾裡電四極(E2)和磁偶極(M1)極化引起的晶格光頻移和超極化。精確控制一維晶格中原子的軸向和徑向運動就可以觀察E2-M1極化率的差異。測得的極化率確定了操作晶格深度為72（2）ER，其中總光頻移抵消到10-19級，超過晶格強度變化約30％。該操作陷阱深度及其允許的強度範圍與Sr光學晶格時鐘的實驗可行操作條件相吻合。
Operational Magic Intensity for Sr Optical Lattice Clocks
Ichiro Ushijima, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 263202 (2018)
使用彈弓非順序雙電離
來控制反相關雙電子逃逸
在低於重新碰撞閾值的強度下，作者證明了重新碰撞後一個電子快速逃逸而另一個電子通過庫侖彈弓運動而滯後逃逸，對於在400 nm處被強驅動的He原子，此類重新撞引發的激發是非順序雙電離（NSDI）的最重要機制之一。彈弓NSDI是一種通用機制，在很大範圍的低強度和脈衝持續時間內都會呈現。反相關雙電子逃逸是其引人注目的特徵。該機制為先前研究得到的反相關雙電子逃逸提供了另一種解釋。
Slingshot Nonsequential Double Ionization as a Gate to Anticorrelated Two-Electron Escape
G. P. Katsoulis, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 263203 (2018)
在都卜勒展寬原子系綜中通過集體雙光子
相干實現的時間-能量糾纏光子對
作者通過實驗演示了在都卜勒展寬的級聯87Rb原子中，通過集體雙光子相干產生的時間-能量糾纏光子對的雙光子幹涉。文章實現了最初由Franson提出的通過集體效應產生雙光子構想，利用具有相對長初始態壽命和相當短中間態壽命的級聯原子系統產生的集體效應製備出光子對。利用非均勻原子系綜產生的光子對源實現雙光子幹涉是基於原子-光子相互作用的時間-能量糾纏的重要結果。
Time-Energy Entangled Photon Pairs from Doppler-Broadened Atomic Ensemblevia Collective Two-Photon Coherence
Jiho Park, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 263601 (2018)
減輕非經典雷射幹涉
測量中的模式匹配損耗
光的強壓縮態是提高幹涉裝置，比如引力波探測器，靈敏度的關鍵技術。然而，因光學損耗會降低觀察到的壓縮因子，壓縮態的實際應用受到限制。在這裡，本文通過實驗證明了當損耗歸因於模式匹配缺陷時，在額外的更高階空間模式中引入壓縮態可以顯著改善觀察到的非經典靈敏度。作者的結果可以直接應用於引力波探測器，其中這種類型的損耗是主要原因。
Mitigating Mode-Matching Loss in Nonclassical Laser Interferometry
Sebastian Steinlechner, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 263602 (2018)
一維共振螢光中Wigner負態的穩態製備
在這項工作中，作者通過數值證明了連續驅動下兩級系統提供的非線性允許產生限制在一個空間維度中電磁場的Wigner負態。 Wigner負態，也稱為Wigner非經典狀態，對超出經典計算機範圍的量子信息協議極為有利。聚焦於兩級系統的穩態發射，作者發現在使相干反射消失時的驅動強度處負值最大。
Steady-State Generation of Wigner-Negative States in One-Dimensional Resonance Fluorescence
Fernando Quijandría, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 263603 (2018)
非線性動力學和流體力學
責編：蘭嶽恆
連續體中的零指數束縛態
與電磁反應相關具有零折射率的超材料被廣泛應用於通信和非線性光學中。在全介電光子晶體中有望實現這一目標的有效方法是通過在光學帶結構中的零布洛赫波矢量處設計狄拉克錐。在光學頻率範圍內，實現這種設計的自然方式是使用光子晶體板。然而，在現有實施方式中，由於固有的對稱性，零指數光子模強烈輻射到環境中，在最近實驗中導致了這種零指數範式的巨大耗損。在這裡，研究者們提出了一種光子晶體板具有零折射率模式，也是連續體中對稱保護的束縛態。這種方法消除了相關的輻射損失。首次有可能實現光學器件中零指數材料的大規模集成。（柴咪莎）
Zero-Index Bound States in the Continuum
Momchil Minkov, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 263901 (2018)
光子Lieb晶格中的非常規平帶線狀態
由於破壞性相干和與無色散能帶相關的布洛赫波函數的宏觀簡併性，平帶系統通常承載著「緊緻局域化狀態」（CLS）。使用光子Lieb晶格（LL），發現這種傳統的局域平帶狀態本質上是不完整的，缺失模式表現為延伸線狀態，形成纏繞整個晶格的不可收縮環。在實驗上，Xia等人開發了連續波雷射寫入技術，以建立具有特殊定製邊界的有限尺寸光子LL，從而直接觀察異常擴展的平帶線狀態。這種非常規線狀態不能表示為先前觀察到的與邊界無關體CLS的線性組合，而由非平凡的實空間拓撲而顯現。在這裡研究者們討論了線狀態對不完美激勵條件的魯棒性，並說明了它們的潛在應用。（柴咪莎）
Unconventional Flatband Line States in Photonic Lieb Lattices
Shiqi Xia, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 263902 (2018)
光子帶空間群理論
光子晶體和超材料的廣泛應用得益於三維亞波長結構的巨大設計空間。Watanabe等人對具有時間反轉對稱性的所有230個空間群對光子色散的約束進行了研究。在理論上仔細地研究了零頻率和動量下光子帶的獨特奇點，它可將光子帶與它們所對應的電子帶區分開來。結果在零（M）和非零頻率（M』）處以最小頻帶連通性給出。在不允許第二和第三光子帶間能隙（M> 2）的空間群中，發現拓撲帶的退化被保證。這為光子學設計中空間對稱性的選擇提供了理論指導。（柴咪莎）
Space Group Theory of Photonic Bands
Haruki Watanabe and Ling Lu
Phys. Rev. Lett. 121, 263903 (2018)
多體量子混沌最小模型中的
精確譜形式因子
量子混沌系統最普遍和最通用的定義特徵是，它們具有的能譜相關性可以被隨機矩陣理論（RMT）普遍描述。這一特性在有明確經典極限或無經典對應的系統（如局部相互作用的自旋或費米子）中都表現出來了。儘管唯像上取得了巨大的成功，但仍然缺少一種解釋RMT出現的一般機制，而不用參考半經典概念。這裡給出一個無半經典極限（無大參數）的量子多體系統例子，嚴格證明了RMT譜相關的出現。具體來說，通過考慮一個周期性驅動的伊辛模型，並根據具有時空對偶性的二維經典伊辛模型的配分函數，寫出譜密度兩點函數的傅立葉變換，即譜形因子。從而證明了自對偶情形提供了一個多體量子混沌的極小模型，其中譜形因子被證明在熱力學極限下對所有整數t值都與RMT相匹配。特別地，嚴格證明了奇數t的RMT形式因子，而對偶數t則給出了一個精確的猜想。這一結果喻示著縱向場中任何有限紊亂都具有遍歷性，嚴格排除了多體局域化的可能性。此方法為在不可積系統中獲得精確非微擾結果提供了一種新途徑。（柴咪莎）
Exact Spectral Form Factor in a Minimal Model of Many-Body Quantum Chaos
B. Bertini, P. Kos, and T. Prosen
Phys. Rev. Lett. 121, 264101 (2018)
具有不同固有頻率的大型
集成微機械懸臂的非簡併參數共振
Christopher等人研究了共面交叉指狀微懸臂梁陣列的集體動力學和非簡併參數共振（NPR），這些微懸臂梁具有線性變化的長度因而有不同的固有頻率。在一定的激勵頻率範圍內，諧振器開始通過NPR在由200個單晶矽懸臂梁組成的整個陣列上振蕩。由邊緣靜電場產生的可調諧耦合提供了改變NPR範圍的機制。此實驗結果得到了降階模型的支持，該模型再現了包括NPR波段在內數據的主要特徵。用NPR調節懸掛式機械結構耦合響應的能力為質量，力和能量傳感應用，能量收集設備和光力學系統提供了新的可能性。（柴咪莎）
Nondegenerate Parametric Resonance in Large Ensembles of Coupled Micromechanical Cantilevers with Varying Natural Frequencies
Christopher B. Wallin, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 264301 (2018)
在三維標量湍流中的斷崖與飽和指數
這篇文章用直接數值模擬來研究泰勒尺度下雷諾數為650的三維Navier-Stokes湍流引起的被動標量的間歇性，模擬在的網格上進行，並且施密特數為1。通過測量高階的標量增量矩，同時確保統計收斂，作者提供明確證據表明標度指數飽和到1.2，如果矩階數超過12的話。表明在標量場中標量間歇性由最奇異的類激波斷崖震蕩主導。Iyer等人證明了斷崖支集的分形維數約為1.8，與飽和指數1.2加起來為空間維數3，因此展示了湍流標量混合中幾何與統計之間的深層聯繫。四階和六階矩的反常與Kraichnan模型中粗糙度指數為4/3的反常相當。(閆子碩)
Steep Cliffs and Saturated Exponents in Three-Dimensional Scalar Turbulence
Kartik P. Iyer, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 264501 (2018)
等離子體與束物理
責編：陳少永
同軸等離子體通道中的穩定粒子加速
等離子體加速器的最大變壓比受不穩定性限制。Pukhov和Farmer利用三維particle-in-cell模擬證明，具有同軸等離子體絲的空心等離子體通道可以控制等離子體加速器的變壓比。驅動器散射來自等離子體絲的電子，離子慢箍縮導致有效電子感應加速器頻率的強烈啁啾，從而防止束的分裂。作者們證明，可在4.4m內將電子束單能加速到20GeV，並可達到以下參數：變壓比10、能量效率40%、發射率1.8μm。（秦晨，牟茂淋）
Stable Particle Acceleration in Coaxial Plasma Channels
A. Pukhov and J. Farmer
Phys. Rev. Lett. 121, 264801 (2018)
用離子運動抑制等離子體
加速器中的束軟管不穩定性
對等離子體加速器中的束軟管不穩定性的緩解，是實現包括等離子體對撞機在內的許多應用所必需的。Mehrling等人分析了包含等離子體離子運動的噴吹（blowout）條件下的軟管不穩定性，發現離子運動通過誘導束聚焦力的首尾變化來抑制軟管不穩定性。因此，在等離子體加速器中實現穩定的加速是可能的，同時，通過適當的束成形，還可以使能量擴散最小化，並保持橫向束髮射率不變。（秦晨，牟茂淋）
Suppression of Beam Hosing in Plasma Accelerators with Ion Motion
T. J. Mehrling,et al
Phys. Rev. Lett. 121, 264802 (2018)
利用磁層多尺度太空飛行器數據
研究交叉螺旋度的動力學譜特徵
Parashar等人利用來自磁層多尺度（MMS）太空飛行器的數據，研究了磁鞘和太陽風中離子速度和磁場相關性的譜特徵。高解析度MMS觀測使得對於這些相關性（從較大的磁流體特徵尺度到亞質子動力學範圍的轉換）的研究成為可能。在太空飛行器數據中，這是之前未被研究過的。作者們採用基於泰勒凍結近似和直接雙太空飛行器的相關測量方法，在適當的標度範圍內，檢測了交叉螺旋度、角對準和能量分配。結果顯示在大尺度範圍內具有明顯的對準特徵；但當接近動力學尺度時，質子的退磁會破壞v與b之間的對準。（秦晨，牟茂淋）
Kinetic Range Spectral Features of Cross Helicity Using the Magnetospheric Multiscale Spacecraft
Tulasi N. Parashar,et al
Phys. Rev. Lett. 121, 265101 (2018)
凝聚態物理：結構
責編：馬天星
在P-能帶的玻色子中
觀察到動態滑動相位超流體
在弱耦合多層XY模型系統中，滑動相位超流態的構建實驗上經歷了很長時間的探索，因為它們與各種多體系統相關，例如層狀超導體，獨立液晶薄膜和陽離子內脂-DNA複合物等。本文報告了一項滑動相位超流體的觀察結果，該超流體由三維超冷原子氣體的量子動力學所構建，實驗中，這些冷原子氣體被加載到了一維光晶格的P能帶。在非常短的晶格保持時間內，應用一種數值設計的快速脈衝加載方法，凝聚體原子被轉移到P能帶的0準動量上。該系統可視為一系列順序排列的「薄餅」形小原子團。對於這個遠離平衡的系統，Niu等人發現了其中一個特殊的時間窗口期，其長度大約為幾十毫秒。在這個時間段內原子系綜在「薄餅」方向上表現出很強的超流相相干性，但在晶格方向上卻無相干性，這意味著動力學的滑動相位超流的產生。這種相位的出現歸因於作者所提出的唯象理論中的跨維度能量轉移機制，這與實驗測量結果一致。該實驗通過在光晶格中產生高能帶激發開闢了一個潛在的尋找奇異動力學相的新方法。（黃通昀）
Observation of a Dynamical Sliding Phase Superfluid with P-Band Bosons
Linxiao Niu, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 265301 (2018)
分層優化：具有重縮放關聯函數的
快速且穩健的多尺度隨機重建
基於通用關聯函數的隨機重建，允許基於有限輸入數據來獲得空間結構，或者從不同源融合多尺度圖像。退火優化過程的計算成本嚴重阻礙了此技術的應用現狀。在這項研究中，Karsanina等人提出了一種基於重縮放關聯函數的新型分層退火方法，它提高了重建的準確性和計算效率，同時沒有現存加速技術的缺點。現在，計算效率顯著提高的數量級允許他們加入更多關聯函數考慮，從而進一步提高該方法的準確性。此外，該方法提供了一種穩健的多尺度框架，以解決通用升尺度或降尺度問題。此新算法在不同成因的二元（兩相）微結構上進行了廣泛的測試，儘管已經有了顯著改進，但是分層退火方法的當前實施為額外精度和計算性能調整留下了很大空間。如上所述，（多尺度）隨機重建將在材料和地球科學中具有許多應用。此外，所提出的分層方法可以很容易地應用於廣泛約束優化問題。（黃通昀）
Hierarchical Optimization: Fast and Robust Multiscale Stochastic Reconstructions with Rescaled Correlation Functions
M. Karsanina and K. Gerke
Phys. Rev. Lett. 121, 265501 (2018)
來自從頭算深度Metadynamics的
矽液結構和晶體成核
研究矽的結晶過程是一項具有挑戰性的工作，因為經驗勢不能很好地再現半導體固體和金屬液體的性質。另一方面，發生在時間尺度上比從頭算分子動力學實現時間長得多的成核，是一種罕見的事件。為了解決這個問題，Bonati等人基於使用經驗勢的Metadynamics模擬生成一組數據，來訓練深度神經網絡勢。他們展示了這是如何有效的一種方法來收集感興趣過程的所有相關數據。為了有效地推動結晶過程，作者引入了一個基於德拜結構因子的新集合變量。他們能夠在更適合描述成核動力學的局部變量中編碼長程序信息。然後使用強約束和適當規範的（SCAN）交換關聯泛函計算參考能量，這能夠更好地描述Si相圖的鍵合複雜性。最後，作者用密度泛函理論精度恢復自由能表面，並計算熔點附近的熱力學性質，其結果與實驗數據吻合得很好。此外，他們研究了結晶過程的早期階段，並揭示了成核機制的特徵。（黃通昀）
Silicon Liquid Structure and Crystal Nucleation from Ab Initio Deep Metadynamics
Luigi Bonati and M. Parrinello
Phys. Rev. Lett. 121, 265701 (2018)
用運動耦合團簇理論的相對論嵌入方程
對溶劑滷離子電離能的預測模擬
[編輯推薦語]分子動力學與相對論電子結構方法相結合，為計算溶劑化結構提供了新的基準。
本文提出了用於在價態區域獲得電子結合能的子系統方法，並將其應用於水中滷離子（X-，X = F-At）的情況。該方法基於電子結構計算，這種計算結合了對於電子逸出的相對論運動方程耦合團簇方法和使用凍結密度嵌入方法的密度泛函理論，並使用了經典分子動力學結構和具有極化力場離散系統（在他們的研究中，含有陰離子液滴和50個水分子）。Bouchafra等人的結果表明，在可接受的計算成本內，由於p3/2-p1/2流形在整個系列中的自旋軌道耦合越來越大，人們可以準確地捕獲滷化物的大溶劑效應和它們電離信號的劈裂。此外，由於溶質和溶劑的量子力學處理，還獲得了作為滷素（液滴）計算副產物的（大量）水的半定量質量的結合能。（黃通昀）
Predictive Simulations of Ionization Energies of Solvated Halide Ions with Relativistic Embedded Equation of Motion Coupled Cluster Theory
Yassine Bouchafra, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 266001 (2018)
界面調控下的二維材料納米氣泡
及納米帳篷的變形研究
[編輯推薦語] 本文以石墨烯和二硫化鉬納米鼓泡為例，實現了利用鼓泡高度和半徑大小信息來預測材料面內應變分布。
利用二維材料納米鼓泡（如納米氣泡和納米帳篷）面外變形可產生的穩定持續、非均勻面內變形的特徵，科研人員已將其成功運用於應變工程領域。然而受二維材料原子級厚度以及納米尺度界面特徵的影響，這些鼓泡體系中應變場的準確測量及調控是一個技術挑戰。本工作中，戴兆賀等人提出了描述二維材料（以石墨烯和二硫化鉬為例）納米氣泡以及納米帳篷面外變形特徵的普適性經驗公式。藉助薄膜理論，作者揭示了鼓泡形狀以及界面特性對材料面內應變的影響，並利用拉曼光譜技術實驗驗證在強弱兩種界面作用下石墨烯鼓泡麵內應變分布的差異。最後，作者提出可藉助二維材料與襯底間界面粘附性能、摩擦特性調控二維材料應變大小及分布的研究思路。（黃通昀）
Interface-Governed Deformation of Nanobubbles and Nanotents Formed by Two-Dimensional Materials
Zhaohe Dai, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 266101 (2018)
電子探針多重散射下
原子解析度的結構反演
利用新一代快速讀出電子照相機記錄的實驗掃描透射電子顯微鏡數據，以原子解析度重建厚晶體的投射靜電勢。這種包含多次散射、由Bethe於1928年寫下的方程的實際和確定性反演，消除了對超薄（?50Å）樣品既定方法的限制。由於有限探針形成的孔徑尺寸，空間不相干性和殘餘像差，已經上線的儀器可以克服該方法中剩餘的解析度限制效應。（黃通昀）
Structure Retrieval at Atomic Resolution in the Presence of Multiple Scattering of the Electron Probe
H. G. Brown, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 266102 (2018)
凝聚態物理：電子性質
責編：袁喆，馬鋒傑，沈卡
轉角雙層過渡金屬二硫化物的
Moiré圖案中的超平帶和剪切孤子
二維轉角雙層材料中的超平帶可能應用於承載強關聯效應，包括在能帶半填充時的莫特絕緣相。Naik等人使用第一性原理密度泛函理論計算，表明在轉角雙層MoS2（一種典型過渡金屬二硫化物）的價帶邊緣會出現超平帶。對於56.5°和3.5°轉角，計算的帶寬分別為5和23meV，與「魔角」附近轉角雙層石墨烯的帶寬相當。Moiré圖案中大的結構再構導致在堆疊邊界處形成剪切孤子並且強烈地影響電子結構。他們還拓展了對轉角雙層MoS2的分析，表明平帶可以出現在轉角雙層WS2，MoSe2和WSe2的價帶邊緣。（方子明）
Ultraflatbands and Shear Solitons in Moiré Patterns of Twisted Bilayer Transition Metal Dichalcogenides
Mit H. Naik and Manish Jain
Phys. Rev. Lett. 121, 266401 (2018)
雙層WTe2中
強非線性霍爾效應的能帶特徵
霍爾效應是凝聚態物理中較常見的現象之一，目前已知的霍爾效應的誘發都需要磁場或磁性摻雜來打破體系的時間反演對稱性。最近出現了一種新的霍爾效應——非線性霍爾效應，它不需要打破體系的時間反演對稱性，而是需要打破體系的空間反演對稱性。二維材料由於其本身的低對稱性，是實現非線性霍爾效應的典型材料。雖然目前提出了非線性霍爾效應的概念，但對該現象的認識還不十分清楚，特別是非線性霍爾響應與能帶結構的關係。本文中，作者以WTe2為例，研究二維系統中非線性霍爾效應與能帶特徵之間的關係。結果顯示，體系中的非線性霍爾響應與體系中的貝裡偶極子(Berry dipole)成正比。同時，模型分析顯示，在傾斜能帶反交叉和能帶反演附近也存在明顯的非線性霍爾響應。（劉錢）
Band Signatures for Strong Nonlinear Hall Effect in Bilayer WTe2
Z. Z. Du et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 266601 (2018)
砷化鎵的共振二階非線性太赫茲響應
Ghalgaoui發現，體GaAs太赫茲（THz）範圍內的二階非線性響應可以通過近紅外帶間激發後發射的太赫茲場進行映射。相位分辨THz檢測揭示了三個並行發生的非線性過程，橫光學聲子的拉曼激發，重空穴-輕空穴躍遷產生的相干極化，以及由近紅外光學相控制的具有太赫茲光譜的位移偏移電流。理論計算重現了數據並表明了移位電流的帶間特性。（方子明）
Resonant Second-Order Nonlinear Terahertz Response of Gallium Arsenide
Ahmed Ghalgaoui
Phys. Rev. Lett. 121, 266602 (2018)
範德瓦爾斯化合物FePS3中
壓力誘導的電子和結構相演變
二維材料已經被表明是新的未經研究的磁性和非常規金屬態的繁衍地，特別是在它們的絕緣和金屬相之間進行調控時。在這裡，Haines等人介紹了一種新的金屬-絕緣體相變系統FePS3。該化合物是二維範德瓦爾斯反鐵磁性Mott絕緣體。他們報導了FePS3中使用高壓力作為調整參數的一種絕緣體-金屬相變，可以從X射線衍射和電輸運測量所證明。X射線衍射數據作為壓力的函數，可以從中觀察到兩個結構相變，並且電阻率測量顯示出高壓下金屬態出現的證據。他們提出了可以成功解釋X射線衍射圖的兩種新結構的模型。（方子明）
Pressure-Induced Electronic and Structural Phase Evolution in the van der Waals Compound FePS3
C. Haines, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 266801 (2018)
Ba(Fe1–xCox)2As2超導體中
非平衡對的破缺:光致激子態形成的證據
瞬間量子態的超快光學裁剪技術為發現、設計和控制物質相提供了新的方法。這種方法是在不同耦合順序的特定時間窗口內，通過非熱分離實現的。本文中，作者利用此技術研究含砷鐵基超導體中的非平衡現象。結果顯示，通過熱聲子散射實現快速超導淬滅(superconductivity quench)之後，再次觀察到另一個異常緩慢（幾百皮秒）的超導淬滅過程。進一步，作者對於這種對摻雜和溫度都很敏感的瓶頸效應前的動力學（prebottle-neck-dynamics）過程，確定了一個非線性泵流依賴關係。利用量子動力學模型，作者認為，在飛秒光激發後，電子-空穴準粒子間關聯會導致超導的長壽命以及多準粒子激子態的形成。（劉錢）
Nonequilibrium Pair Breaking in Ba(Fe1-xCox)2As2 Superconductors: Evidence for Formation of a Photoinduced Excitonic State
X. Yang et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 267001 (2018)
Majorana超導量子比特
Schrade等人提出了一個通用量子計算平臺，該平臺使用傳統的s波超導引線來尋址存儲在多端拓撲超導島中空間分離的Majorana束縛態的拓撲量子比特。通過Majorana束縛態和超導引線之間的隧穿耦合實現了這種「Majorana超導量子比特」的操縱和讀出。這種利用局域門壓按需打開和關閉隧穿耦合的能力實現單個量子位的尋址同時避免了串擾誤差。通過結合超導量子比特的可擴展性和拓撲量子比特的魯棒性，Majorana超導量子比特可以為量子計算提供一種有前景的現實途徑。（方子明）
Majorana Superconducting Qubit
Constantin Schrade and Liang Fu
Phys. Rev. Lett. 121, 267002 (2018)
磁場調控條狀
La2-xBaxCuO4中的光致超導性
實驗上已經證明在條形有序La2-xBaxCuO4中的光學激發可以瞬間增強CuO2平面之間的超導隧穿效應。本文中，作者研究外磁場對該效應的影響。結果顯示，這種光誘導的超導態可以通過施加沿c軸方向的高磁場來增強。當磁場加到7T時，作者觀察到瞬態層間相的相關長度增加了10倍，同時光誘導態的弛豫時間增加了兩倍。這說明靜態磁場抑制了層間約瑟夫森(Josephson)隧穿效應，並在平衡狀態下穩定了條帶序。進一步分析表明，La2-xBaxCuO4中光誘導層間耦合的增強並不像先前假設的那樣源自簡單的條紋光學熔融。相反，作者推測，其可能來自於相鄰平面裡光誘導條紋的激活隧穿現象。（劉錢）
Magnetic-Field Tuning of Light-Induced Superconductivity in Striped La2−xBaxCuO4
D. Nicoletti et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 267003 (2018)
低溫電輸運中的對數上升作為
銅氧超導體中d波有序的特徵表現
在銅氧超導體中，高磁場方法已被廣泛用於抑制超導性並暴露出隱藏的正常態。早期測量揭示了欠摻雜材料中隨溫度T的類絕緣體行為，其中電阻率在冷卻時以令人費解的log(1/T)形式增加。Zhou等人在YBa2Cu3O6+y和Tl2Ba2CuO6+δ中改為使用磁通流電阻率的微波測量來研究低溫和低場狀態下超導相內部的電荷輸運。在這裡，從金屬性低溫電阻率（dρ/dT>0）到log(1/T)上升的轉變在整個超導摻雜範圍內持續存在，包括一個高載流子摻雜且場揭示的正常態的電阻率是類費米液體的區域。因此，log(1/T)形式可能是d波超導有序的一個特徵表現，並且由場揭示的正常態的log(1/T)電阻率也許暗示了相無序d波超導體的自由磁通流。（方子明）
Logarithmic Upturn in Low-Temperature Electronic Transport asa Signature of d-Wave Order in Cuprate Superconductors
Xiaoqing Zhou et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 267004 (2018)
由準粒子幹涉確定FeSe基超導體中
可能的配對對稱性
動量積分準粒子幹涉是近期理論上提出來的一種確定FeSe基超導體材料配對對稱性的方法，這種方法已經在實驗上應用。這個工作中Gao等人仔細研究了動量積分準粒子幹涉這一方法，發現即使超導序參數在費米面上不改變符號，在考慮了FeSe基超導體初期能帶和相應的超導配對之後可以很好地擬合出實驗測得的束縛態和動量積分準粒子幹涉。由此，作者提供了實驗數據的另一種可能解釋，這意味著在確認配對對稱性的時候需要更加謹慎。（李松）
Possible Pairing Symmetry in the FeSe-Based Superconductors Determined by Quasiparticle Interference
Yi Gao et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 267005 (2018)
Ni中由Stoner激發
引起關聯效應的強自旋依賴
Sánchez-Barriga等人利用高解析度的角分辨光發射譜，在Ni(111)能帶費米面以下約0.3eV的能量窗口觀測到準粒子激發引起的強自旋依賴重整化和壽命展寬。作者通過對比d軌道的多子態和少子態推導了自旋依賴壽命展寬的定量結果，並進一步確認sp態的自旋依賴電子關聯效應幾乎是可以忽略的。基於這些分析作者確定了由d軌道多子態到少子態的類Stoner帶間躍遷引起的有效格點庫侖作用能。這些結果證明了原型3d過渡金屬中單粒子激發對自旋依賴電子關聯效應的重要作用，並為進一步完善多體理論鋪平了道路。（李松）
Strong Spin Dependence of Correlation Effects in Ni Due to Stoner Excitations
J. Sánchez-Barriga et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 267201 (2018)
移位電流光伏效應的
電流電壓特徵和散粒噪聲
位移電流光伏是指在沒有外加直流電場情況下，非中心對稱晶體通過布洛赫波函數的貝利連接產生光電流。這裡，Morimoto等人在理論上研究了由位移電流光伏效應的電流電壓關係，發現電流-電壓特徵曲線和散粒噪聲受到導帶和價帶之間群速度的差以及弛豫時間的調控。由於移位電流本身與這些物理量是無關的，所以有很多可能的設計方案將能量轉換速率最大化，並抑制噪聲。作者提出非中心對稱二維系統的朗道能級是一種可靠的能量轉換備選系統。（李松）
Current-Voltage Characteristic and Shot Noise of Shift Current Photovoltaics
Takahiro Morimoto, et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 267401 (2018)
在亞波長超材料中測量狄拉克錐
按照介質模型，可人為創造出自然界所沒有的宏觀尺度特性的複合介質。本文中，作者利用緊束縛哈密頓量，對局域共振超材料中的相關性質進行研究。結果顯示，在該類材料中，通過對結構和組成成分的具體控制，可以較靈活地設計能帶結構。接著，作者以石墨烯為例，通過複製石墨烯的能帶結構，並通過精確提取狄拉克錐，在數值上證明對亞波長尺度的系統進行晶體化的描述，而不是有效參數化描述，也能較方便地研究材料性質。（劉錢）
Measuring Dirac Cones in a Subwavelength Metamaterial
S. Yves et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 267601 (2018)
通過離子影響強關聯
有限晶格系統產生雙子
強關聯費米子系統有著大量集體激發性質。其中，由雙子（兩個相反自旋的量子化粒子）佔據而構成的晶格具有很有趣的電子學性質。在過去，科學家們提出了很多在時間域和空間域來操控雙子形成的方案。在本文中Balzer等人提出了一種通過高能離子的影響產生雙子的新機制，並用精確對角化和非平衡格林函數模擬驗證了這種方案的可行性。作者展示了具有均勻雙子分布的非平衡穩態的形成。他們指出這個效應在石墨烯納米帶這樣的強關聯有限系統尤其重要，並可以在具有費米原子的光晶格中直接觀測到。（李松）
Doublon Formation by Ions Impacting a Strongly Correlated Finite Lattice System
Karsten Balzer et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 267602 (2018)
通過光碟機動激發固體中的多體局域化
由於聲子的存在，即使無序程度很強的無序固體也不會發生多體局域化。描述多體局域相特徵的局部守恆定律也由於同聲子的耦合作用而退化。Lenar?i?等人發現當系統由於外界驅動而偏離平衡狀態時，這種退化會被抵消而重新出現多體局域化效應。這時，局域溫度的變化可以作為識別多體局域相的依據。作者具體考察了與聲子弱耦合的一維無序自旋鏈在弱白光照射下的情形。在這種情況下，光照本身對擴展相的影響很弱，但如果系統處於多體局域相中，即使與聲子之間存在耦合，光照也會誘導出很大的溫度變化。因此，溫度變化非常類似序參數，可以作為探測多體局域相、相變以及多體局域關聯長度的標度。（李松）
Activating Many-Body Localization in Solids by Driving with Light
Zala Lenar?i? et al.
Phys. Rev. Lett. 121, 267603 (2018)
軟物質與交叉科學
導讀：巫浩；責編：塗展春
適應性調節中的延遲
能夠導致層級式相互作用物種的共存
生物在改變棲息地時可能會在調節其適應性過程中經歷隨機延遲。Bauer和Frey研究了兩種這樣的生物，它們通過公共物品相互作用，所以它們的適應性取決於當地環境的物種組成。作者指出，儘管生長較快的物種總是在均勻混合的競爭實驗中獲勝，適應性調節中的延遲能夠導致兩個物種在複合種群中共存。共存發生在較大的參數範圍內，並且與空間聚類無關。當物種的適應性不同並且能夠保持彼此平衡時，共存就會發生。
Delays in Fitness Adjustment Can Lead to Coexistence of Hierarchically Interacting Species
Marianne Bauer and Erwin Frey
Phys. Rev. Lett. 121, 268101 (2018)
評估線蟲伸長過程主動和被動應力的貢獻
Ben Amar等人研究了，在胚胎形態發生過程中，肌動球蛋白網絡對線蟲的伸長所起的作用。作者提出了一種主動伸長物質模型，其非線性彈性包含預應力和被動應力。使用該模型，作者重新審視最近公布的雷射燒蝕實驗數據，從而解釋了收縮的細胞導致開放性骨折的原因。通過考慮特定的胚胎幾何構型，作者定量預測了線蟲伸長達到初始長度的70％時，分子馬達肌球蛋白II所產生的收縮力。這項研究證明了主動過程在胚胎形態發生中的重要性以及形態學事件中幾何與非線性力學之間的相互影響。特別地，該研究描繪了受頂端細胞外基質壓縮的表皮的每個連接層的作用，其中頂端細胞外基質在伸長期間分布著應力。
Assessing the Contribution of Active and Passive Stresses in C. elegans Elongation
Martine Ben Amar, et al
Phys. Rev. Lett. 121, 268102 (2018)
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