导读
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普通物理
一次性相干蒸馏
Regula等人描述了一次性量子相干蒸馏，即在不同类别的量子操作下将一般量子态转换为最大相干态。作者等人证明了最大非相干操作（MIO）和失相-协变非相干操作（DIO）在单次相干蒸馏任务中具有相同的效果。作者等人确定MIO和DIO下的一次性可蒸馏相干性可以通过半正定程序有效地计算，他们证明这对应于量子假设检验问题。
此外，作者等人引入了一系列相干单调，推广了相干的鲁棒性以及修正的相干迹距离，并表明它们在表征不同类别操作下的蒸馏保真度时允许操作解释。通过为纯态提供这些量的显式公式，他们证明了MIO和DIO下严格非相干操作和非相干操作下的一次性可蒸馏相干性对于所有纯态都是等价的。（朱文静）
加速电荷相干发射的量子限制电荷加速运动会发射电磁辐射。
根据经典电动力学，如果电荷沿足够接近的轨道移动，它们就会相干地发射，例如，它们发射的能量与它们的数量成平方关系，而不是线性关系。通过研究强场QED中，存在电磁平面波情况下，双电子波包的发射情况，Angioi等人发现量子效应使经典电动力学所预测的相干性衰退，即使系统典型量子非线性参数比单位值小得多。
他们发现相干效应也被一个新的量子参数控制，该参数将电子的反冲与动量空间中波包的宽度联系起来，从而解释了这个结果。（崔石峰）
低门数光谱测量的量子算法David Poulin等人提出了两种技术，可以大大减少实现能量测量所需的门数，并应用于量子模拟中的基态制备。首先，意识到为了制备一些哈密顿量的基态，没有必要实现时间演化算子：任何作为哈密顿量函数的酉算子都可以做到。
作者提出了一种酉算子，它可以精确地实现，避免任何Taylor或Trotter近似误差。第二种技术适用于晶格模型，旨在减少通用单量子比特转动的使用，这种旋转通过标准容错技术实现非常昂贵。特别是，作者等人的方法使用的通用单量子比特转动的数量与哈密顿量中的参数数量成比例，这与其他技术所需的晶格尺寸成比例形成对比。（朱文静）
通过主动增强采样揭开隐藏的势垒
基于整体变量(CV)或序参量的加强抽样算法有很强的探测复杂系统粗糙的势能景观的能力，因此取得了很大的成功。然而，源于垂直于CV的正交空间的微观位形的兼并性，很可能会影响“隐藏的势垒”并大大的降低基于CV的抽样效率。在这里，Jing Zhang等人证明了通过增强的采样，系统的机器学习CV，可以迭代地解除这种简并性。
他们介绍了一个由基于深度神经网络的参数化的CV学习器和基于CV的加强抽样器组成的主动学习方案。他们的主动增强采样算法能够基于历史样本识别信息最少的区域，在CV学习器和抽样器之间形成正反馈回路。这种方法能够通过逐步的增强样本的完整性和CV质量，从而能够在整体地保持动力学特征。（刘玉海）
引力与天体物理
宇宙黎明时期21cm信号对重子暗物质散射的限制
最近宇宙黎明时期EDGES低频段无线电实验，观测到的中性氢异常强烈的21厘米信号，可以解释为如果冷暗物质粒子散落在重子上，将从气体中宣泄出更多的能量。在文章中，作者对21厘米信号的研究做了拓展，通过调节天文参数改变相互作用产生该信号以及在尽可能广的范围内研究暗物质粒子的性质。他们通过与低频带的观测以及EDGES高频带上限进行比较，确定了与目前数据一致的模型。
他们发现，相应的模型预言，在宇宙黎明时期发生的21厘米波动，会比没有暗物质粒子散射最大期待值大3到30倍。预期的功率谱表现出有速度依赖的强重子声震荡。后一特征是速度依赖散射的确凿证据，并且可用于利用干涉仪来验证EDGES观测的暗物质解释。
对21cm反常的暗物质解释的严格限制EDGES合作组最近报道了，在21厘米谱中，检测到强于预期的吸收特征，中心频率对应于z=17的红移。
这一观测结果被解释为这个时期存在暗物质散射导致气体冷却的证据。在文章中，作者利用微波背景辐射的约束、轻元素丰度、超新星1987A和一系列实验室实验，对这种可能性做了研究。在考虑了这些限制以后，他们发现，能够产生可观察的21厘米信号的大多数参数模型都被否定了。可行的模型只是那些质量为10-80MeV的暗物质粒子的0.3%-2%，并且通过小电荷与光子耦合，其中小电荷约为10-6-10-4电子电荷。
此外，为了避免字在宇宙早期产生过剩，这些模型必须配合额外的损耗机制，如通过Lμ−Lτ规范波色子湮灭或者湮灭为迅速衰减的隐藏扇区标量。
基本粒子与场论
开弦振幅的双拷贝结构
在本文中，作者提供了开弦单圈振幅新的双拷贝结构的证据。它们相对于亏格为一的表面的模空间的被积函数可以写成规范不变的动力学因子和特定打孔函数-所谓的广义椭圆被积函数-完全对称的形式。特别地，用第二个动力学因子的拷贝来取代广义椭圆被积函数可以将单圈开弦关联函数映射到高曲率算符R4的引力矩阵元。
带有Randall-Suntrum背景的Pati-Salam模型中的B介子反常
将轻子数当成第四种色是Pati-Salam(PS)模型启发式的理论想法。在通常的PS模型中，对称性破缺的能标以及由此产生的矢量轻子夸克的质量被KL → μe and K → πμe严格限制。通过添加类矢量费米子，该能标可以被降到几个TeV量级。此外，在这种情况下，我们可以解释诱发本文想法的，在b → s μ+μ–以及b → c τν中观测到的轻子味道不守恒的迹象。
添加类矢量费米子可以很容易通过将PS规范群放在5维Randall-Sundrum背景中来实现。PS对称性由第5维的边界条件来破坏，所导致的矢量轻子夸克的质量很自然的和其他类矢量费米子以及共振态处在相同的质量标度上。作者在B介子半轻子衰变中存在轻子味道不守恒迹象的范畴考虑了该模型的唯象意义。
作者发现如果假设在类底夸克部分的味道与质量本征态对齐，他们的模型可以很自然地解释在b→sℓ+ℓ–中发现的与标准模型的偏差。
原子核物理
43S中的寿命测量以及共存三重带结构通过将反冲距离法应用于快速稀有同位素束流并结合g射线能量追踪在束原子核阵列，作者测量了丰中子原子核43S激发态的寿命。基于gg符合以及寿命测量的新数据，证实43S存在一个低激发的(3/2-)和(5/2-)双重态。
作者将该实验结果与p(sd)-n(pf)壳模型以及反对称分子动力学计算进行了比较。实验结果和理论计算的一致性预示着43S基态附近可能存在共存三重带：建立在长椭基态上的Kp=1/2-带，建立在1f7/2−1同质异能态上的带，以及一个可能建立在新发现的双重态之上的激发带。后者进一步确认了丰中子区域N=28闭壳的消失。
原子、分子与光学
在10-9精确度下测量氢分子的解离能
氢分子解离所需能量的精确测量与近来的计算结果不相符。本文利用窄带179nm激光光源通过无多普勒双光子光谱技术测量了GK（1,1）-X（0,1）间隔，并结合连续波近红外激光光谱技术测量GK（1,1）态的电离能，从而确定了正氢的电离能为E0I（H2）/(hc)=124357.238062（25）cm-1。
E0I（H2）被用于推导H2的解离能，DN=1 0（H2）为35 999.582 894（25）cm-1，其精确度比所有先前的结果都高至少一个数量级。这一新结果对相关理论计算提出了挑战，并代表了未来分子能量的相对论和QED计算的基准值。
囚禁量子铁磁流体的集体自旋模式
研究人员在铬原子的玻色-爱因斯坦凝聚体系中发现了一个前所未见的集体自旋振荡。本文报告了自旋玻色-爱因斯坦凝聚体系中集体自旋模式的观察结果。最初，所有自旋都垂直于外部磁场。最低能量模式由局部自旋围绕其原始轴的正弦振荡组成，振荡振幅线性地依赖于空间坐标。振荡的频率由BEC的零点动能确定。这些观测结果与流体动力学方程非常一致。本文所观察到的自旋模式具有普遍的特性，与原子自旋和自旋相关的接触相互作用无关。
超冷极性分子气体的磁陷阱本文证明了分子从磁光阱到保守磁四极阱的有效转移。该实验方案从蓝失谐的光学粘团开始，将SrF分子冷却到约50μK。接下来，用光学方法将这些分子泵浦到强束缚的亚能级。这个两步的过程可靠地将最初被困在磁光阱中的分子中的约40％转移到了磁阱中的单个量子态。一旦加载，就通过增加磁场梯度来压缩分子云。
作者观察到了超过1秒的磁阱，这开辟了研究超冷分子碰撞的有希望的新途径，并且可能通过共囚原子的协同冷却而产生量子简并分子气体。
玻色-爱因斯坦凝聚态中的双极化子玻色-爱因斯坦凝聚态中的移动杂质形成了称为极化子的准粒子。在这里，本文表明了两个这样的极化子可以结合形成一个束缚的双极化子态，其产生是由凝聚物中的密度振荡引起的诱导非局部相互作用引起的。
作者利用场理论推导出一种有效的薛定谔方程，用于描述任意强的杂质-玻色子相互作用。然后，进一步与量子蒙特卡罗模拟结果进行了比较，发现了显著的一致性，这强调了已开发理论的预测能力。研究还发现，双极化子的形成通常需要强的杂质相互作用，而非更常用的会导致局部Yukawa型相互作用的弱耦合方法。本文预测双极化子在目前的实验中是可观察的，还描述了探测其性质的程序。
耦合到光学波导的原子云呈现的普适动力学
本文研究了耦合到一维波导的冷原子系统中的单个集体激发的动力学。原子和光子模式之间的耦合为这种集体激发提供了相干和耗散动力学。耗散部分解释了光子的集体增强和定向发射，而在相干部分，作者发现了增加原子数量时呈现出非同寻常的普适动力学，其表现出了多次的恢复。虽然这种现象限制了这种集体激发的固有失相，但是提出了可以探索普适动力学的方法。
等离子体与束物理
非线性等离子体波中的弱捕获粒子驱动的参量不稳定性
本文提出一种由波列势阱中的捕获粒子分布fT引起的参量不稳定性机制。该机制解释了Trivelpiece-Gould (TG)波的非线性不稳定性，它也可能是许多近似无碰撞非线性等离子体波的不稳定因素。理论结果已和TG波的particle in cell模拟进行了对比。
凝聚态物理：结构
TPa压力下的氦铁化合物作者利用第一性原理计算研究了氦和铁的二元相图。氦气是惰性气体，在常温常压条件下呈现惰性。
他们发现，氦与铁在TPa压力条件下形成了稳定的晶体化合物。当压力大于4 TPa时，氦与铁会形成比较稳定的FeHe化合物。而当压力大于12 TPa时，则会形成稳定的FeHe2化合物。他们利用分子动力学模拟研究了熔化过程，并且预测了氦原子亚晶格熔化的超离子相。作者还讨论了预测的氦铁相图对巨型（地外）行星和白矮星内部的影响。
通过量子蒸发探测4He中的量子湍流
4He的超流理论表明由于强关联与回流效应，涡旋线的密度分布具有被密度调制的特征，并且它不是像冷玻色原子云中那样简单的稀疏区域。Amelio等人发现这个密度调制的基本特征可以由一个具有柱状对称性的波包来描述，波包中具有正群速度的旋子起占主导地位：涡旋密度调制可以被看作为旋子的虚激发，这种虚激发由涡旋波函数的相位维持。这表明涡旋重联过程使一些旋子得到真实的激发，所以他们预测涡旋纠缠是非热旋子的来源。
通过对低温4He原子量子蒸发的测量可以验证这种涡旋诱发旋子的存在。Amelio等人估计了蒸发速率，并且这种蒸发速率可以由当前的仪器测得。如果高能声子的量子蒸发可以被探测到，人们将获得量子湍流衰减的微观过程的额外信息。
光学晶格中p轨道玻色子的手性轨道磁性手性磁性是存在于低维磁性材料中的一种迷人的量子现象。理解手性的概念不仅非常有趣，而且在自旋电子学领域中也有很重要的潜在应用价值。
过去的研究表明手性磁性的产生依赖于缺乏反演对称性和自旋轨道耦合导致的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用。作者报导了结合反演对称性破缺和轨道自由度的量子简并将产生一个新的范式来实现手性轨道磁性。通过使用密度矩阵重整化群计算，证实一旦考虑处于Mott机制下光学晶格中的p带装载的玻色子原子，就能发现手性轨道磁性的存在。
同时在冷原子实验条件下作者利用对系统反演对称性的操控证实他们所发现机制的高度可控性。
金属有机框架中无相变的协同气体吸附
通过多孔框架的协同吸附气体，通常由框架的相变引起，这种气体允许比更常见的非协同（朗缪尔型）吸附更有效的吸收和去除。本文指出在没有相变的情况下，金属有机结构mmen-M2(dobpdc)的协同性如何出现。本文的研究提供了对协同结合的新兴特征的微观理解，包括等温线步骤的位置、斜率和高度，并指出了如何优化这些材料中的气体储存和分离。
应变诱导的刻面Si晶界非对称线性偏析
模拟和高分辨率成像表明，硅中的溶质偏析发生在刻面结处，而不是在晶界平面上，这与杂质行为的常规观点相反。多种原子尺度成分测量方法揭示了晶界面结合处的位点特异性线性偏析的特征。这些测量手段主要包括原子探针断层扫描、利用像差校正扫描透射电子显微镜测定皮秒分辨率的原子结构以及原子模拟。更具体地，作者观察到了沿一种特定类型的刻面结芯的非对称线偏析，而不是小平面的均匀装饰。
分子静态力学计算表明，这种偏析模式是由非对称核结构与其对应的局域应变状态之间的相互作用引起的。他们的结果与刻面层均匀装饰的经典观点形成对比，并且为这种复杂的偏析模式提供了证据。
凝聚态物理：电子性质
直流电场如何驱动莫特绝缘体偏离平衡态偏离平衡现象是现代物理学的一个主要问题。特别是如莫特绝缘体之类的关联材料在强电场下会经历迷人且长寿命的新奇态。然而，电场造成失稳的起源尚不清楚。
这里，Diener等在电击穿微观理论背景下，对经典莫特绝缘体GaM4Q8（M=V,Nb,Ta,Mo;Q=S,Se）的电响应进行了全面的研究，其中隙间态允许用双温度模型进行描述。本文的结果表明了非线性和电阻转变是如何源于电场下大量热电子的产生的。这些结果为此类系统里实现电场下长寿命态的调控提供了新的见解，而这种调控最近也为神经形态应用中新功能的使用开辟了道路。
通过偏离时序关联器检测Ising链中的平衡和动力学量子相变偏离时序（OTO）关联器已经发展成为量化量子信息传输，信息加扰和量子混沌的中心概念。在这篇文章中，Heyl等人的研究表明这种OTO关联器也可用于动态检测Ising链中的平衡以及非平衡相变。他们研究了一维横场Ising模型不同变体的稳态和量子猝灭后一个序参数的OTO关联器，包括可积分的以及不可积的长程扩展。
他们发现，对于所有研究的模型，基态中的OTO关联器都检测到量子相变。从完全极化态出发量子猝灭后，他们在数值上观察到，短程模型OTO关联器的渐近长时间值仍然表示平衡临界点和有序相。对于长程扩展，OTO关联器则可确定模型中的动力学量子相变。他们还讨论了如何在目前捕获离子或里德伯原子实验中观察到他们的发现。
拓扑超导体表面没有微调的临界渗透
当洪水淹没陆地，渗透阈值是指通过陆地和海洋的行进过程受到同等程度困难。在量子霍尔系统中，海洋和陆地分别替换成费米能量和静电杂质势。在本篇文章中Ghorashi等人展示了拓扑超导体中大多数二维表面态位于整数量子霍尔平台过渡区域的数值证据。作者研究了包含淬火无序的CI类拓扑超导体的表面态。通常情况下低能表面态和有限能量的表面态分别是离域和Anderson定域态。
作者证实了低能时的物理图像，却发现有限能量的表面态也是离域的，而且具有与拓扑超导体环绕数目无关的普适统计，与自旋量子霍尔平台过渡（渗透）一致。
金属磁体/铜氧化物界面处由贝利曲率产生的内禀自旋轨道矩
在本篇文章中，Gao等人报道了在金属磁体/铜氧化物异质结中观测源自贝利曲率的内禀类阻尼自旋轨道矩的实验结果。尽管铜氧化物层没有块体自旋轨道效应，在异质结中产生的鲁棒类阻尼转矩比类场自旋轨道转矩大一个数量级。而且通过调节界面氧化程度，类场自旋轨道转矩会发生剧烈变化并可能发生变号，这是由于自旋相关无序受到氧的调制所致。这些结果为理解自旋轨道转矩的基本物理提供了重要的信息。
光激发II型半导体异质结中线宽窄化诱导吸收增强基于量子阱的半导体异质结构是研究低维载流子系统性质的理想模型系统。本文中，Stein等人实验测量了三种不同的I型和II型量子阱结构，发现在II型量子阱系统中存在由直接激发的1s重空穴转变诱导的线宽窄化。同时，作者讨论了不同实验参数对该窄化现象的影响。
结果表明，激子密度的大小、体系温度的高低以及势垒宽度的大小都对II型结构中光激发后的激子线宽有不同程度的影响。该发现对基于利用电荷转移效应开发的异质结太阳能电池以及供体-受体系统的研究具有促进作用。
声子对铁电半导体GeTe中体光伏效应的影响漂移电流(SHC)是具有空间对称破缺的铁电块体光伏效应的主要机制。
而在铁电半导体GeTe中，由于其具有内在的窄带隙、强铁电极化、较高铁电转变温度和高共价性，故应具有较大的SHC响应能力。本文工作中，作者用第一原理的计算方法，对此体系的SHC响应进行了研究。通过引入声子振动后，分析拟合电流与振动振幅之间的关系，揭示了振动与SHC响应之间的定量关系。此外，通过平均布里渊区中的声子振动影响，证明了SHC响应的温度依赖性。
该研究提供了关于块体光伏效应的温度依赖性的明确的实验预测，并且可以扩展到其它类型非中心对称材料的应用研究。
软物质与生物物理
活性悬浮液具有非单调流线及多力学平衡
Loisy等人指出如细菌悬浮液等受限活性流体受剪切时具有非传统的力学性质。他们采用一个基于不含自由参数的活性液晶的最小模型，预测了存在一个细菌浓度窗口使得E. Coli悬浮液在稳定态时事实上变成了负粘度流体。该预测与实验测量定量吻合。他们的理论分析进一步展示了负粘度是由非单调的局域速度轮廓引起的，并和非单调的应力与应变速率的流线直接相关。这暗示了对活性流体来说固定应力与固定应变速率系综并不等价。
颗粒体系中的平动及转动动力学不均匀性Kou等人使用X射线断层摄影术研究通过振荡剪切形成的三维硬椭球密排体系中的平动与转动动力学不均匀性。他们发现，平动快的粒子形成集团，集团大小分布服从幂律分布，其指数不依赖于应变振幅。平动慢、转动快、转动慢的粒子都有（和平动快的粒子）一样的行为。这四种不同类型的集团的几何性质和随机集团的一样。
不同集团类型具有一定的相关性或反相关性，说明平动与转动自由度之间存在很强的关联。令人惊奇的是，这些集团在比α弛豫短得多的时间尺度上就已经形成，这和玻璃体系的行为形成鲜明对比。
通过癌细胞侵袭及聚集来提高癌细胞集体运动及加速合流内皮细胞动力学Chen等人实验上观测了小部分运动性癌细胞通过破坏细胞间连接侵入合流内皮细胞单层后形成的内皮细胞及癌细胞混合单层在胶原蛋白覆盖的基底上的加速集体运动。
他们发现，如果等待时间增加，不含癌细胞的合流内皮细胞单层内的超扩散行为逐渐减少，其类液体的微运动变慢。当有癌细胞入侵后，癌细胞聚集并展现了类湍流的合作运动；随着（局限于内皮细胞波动边界内的）聚集癌细胞团增大，该合作运动增强，同时周围内皮细胞的运动也相应得到加强。
单生物分子折叠转变路径的局域速度测量
使用光镊对折叠DNA发夹转变路径速度的测量揭示了势垒重穿越能把转变速率降低几个量级。转变路径是折叠反应的最有趣部分，但相关研究不多。Neupane等人使用光镊测量了DNA发夹折叠时沿转变路径的局域速度，发现速度分布和扩散理论吻合，并得到扩散系数。他们使用平均速度来计算过渡态的传输因子，发现观测到的速率大约只有过渡态所预测的10-5倍。该工作量化了势垒重穿越事件的重要性并突出了折叠扩散模型的有效性。