2018年121卷06期导读

来源: 京师物理

发布日期: 2018-08-20

本期导读包含了多篇关于物理学各个领域的研究成果,涉及库仑气体静电学、金刚石中自旋量子比特、拓扑色码、超导量子比特、光与物质相互作用、量子纠缠、量子计算、引力与天体物理等多个主题,展示了最新的实验和理论进展。

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普通物理:统计与量子物理

库仑气体静电学控制

Corwin等人建立了Kardar-Parisi-Zhang (KPZ)方程的大偏差理论,给出在窄楔形初始条件下高度分布函数的左尾部的精确控制。他们探究了在KPZ单点分布和艾里点过程之间的精确联系。他们发展了对于艾里点过程的大偏差理论,并且用它去计算在静电学问题中KPZ大偏差的速率函数。这种方法也可用在半空间KPZ方程,结果显示它的速率函数是全空间速率函数的一半。

除了这些长时估算,他们还严格给出了在KPZ分布上有限时间尾部边界。由此演示了由指数3(较浅的左尾部)到5/2(较深的左尾部)的指数衰减的过渡。本文得到的全空间KPZ速率函数与Sasorov等人对非局域、非线性积分微分方程(推广的Painlevé II方程)进行WKB近似分析计算出的结果一致。

金刚石中自旋量子比特的可控非马尔科夫性

Haase等人提出了一种灵活的方案来实现单电子自旋量子比特的非马尔科夫动力学。在该方案中,他们利用金刚石的NV-center上的固有氮自旋作为动力学的调节器。他们发现可以通过改变氮自旋的数量来平稳地调整电子自旋动力学的非马尔科夫性。此外,他们考察了由自旋浴引发的退相干动力学,从而排除了非马尔科夫性的其他来源。作者用贝叶斯数据分析使得收集到的观测数据保持在最小水平。

这允许对描述动力学所需参数和对预测未观测到的数据点所需的参数进行精确的量化。

拓扑色码中量子比特损耗的孪生渗流

Vodola等人通过研究二维拓扑色码中的量子比特损耗问题,建立并探索了量子信息理论与经典统计力学之间的一种新联系。本文引入一个协议来处理量子比特损失,这一协议基于从代码中识别和移除双量子比特,并且保证恢复有效的三可着色和三价重构色码。

此外,作者还发现,确定相应的量子比特损失的误差阈值等价于一个新的广义经典渗流问题。针对此,作者得到相关的量子比特损失阈值的数值为p=0.461±0.005,这很接近由不可克隆定理所给出的基本极限50%。

超导量子比特快速无条件全微波段重置

Magnard等人在实验上用一个与大宽带谐振器耦合的三能级传输子(transmon)人造原子演示了一种重置方案。这种重置协议使用耦合传输子-谐振器系统|f,0>态和|g,1>态间的微波诱导相互作用。作者表征了重置过程,并演示了在小于500纳秒和0.2%剩余激励的情况下,重新初始化传输子-谐振器系统到基态的过程。

控制宇称的光与物质相互作用

Goetz等人专门构造了超导磁通量子比特来代表被设计的类钾人造原子。作者用谐振器提供的有效轨道动量控制人造原子的波函数的宇称。用具有一定空间构型的微波场照射人造原子,可以选择原位相互作用宇称。通过这种方式,本文观察到了单态跃迁过程中的偶极和四极选择定则,并通过纵向耦合诱导透明度。这项工作将可调谐人造多级原子的设计推进到一个新的水平。

任意形式的内部纠缠与外部关联相互制约

Camalet给出了任何形式的纠缠和关联之间的关系。二体系统的内部纠缠及其与另一系统的关联相互制约。在局域操作下,用任意方式度量的关联都不会增加。

量子舒尔采样电路可被强模拟

Havlíček和Strelchuk给出了经典算法在多项式精度上有效地逼近跃迁振幅,从而解决了这个问题。此外,他们进一步拓展了讨论,表明更大一类量子电路——量子舒尔采样电路的跃迁振幅,也可以被有效的进行经典处理。

利用单光子投影测量获得海森堡标度的精度

Chen等人在实验上展示了一种海森堡标度计量方法,来测量支配不同光学模之间非线性耦合的参数。通过正比于平均光子数的非线性相互作用强度,n个(超过10^6个)光子的强模显示了精度增强效应。单个光子的弱模的叠加态导致了线性哈密顿量和测量精度的标度。

空间上扩展的混沌量子多体系统的谱统计

Chan等人使用没有时间反演对称性简单格点Floquet模型研究了空间上扩展的混沌量子多体系统中的谱统计。通过解析和数值计算谱形式因子K(t),作者证明了,在时间长于多体Thouless时间的情况下,它遵循随机矩阵理论。作者还发现tTh对空间维度和系统的尺度有显著的依赖性。

引力与天体物理

类比浴缸排水涡流得到的黑洞准结合态

准正模式是一组阻尼共振,描述处于激发态的开放系统如何被驱动回到平衡状态。在引力物理学中,这些模式可以用来表征被扰动的黑洞的衰荡,如双黑洞合并后的过程。仔细分析衰荡谱可以了解黑洞的特性,如黑洞的角动量和质量。作者提出对旋转黑洞的流体动力学进行类比,阐述了额外结构的存在如何影响准正模式谱。

用引力波探测器搜寻暗光子暗物质

如果暗物质来自的背景是由非常轻的规范玻色子构成的,那么这种规范玻色子将会对引力波探测器中的测试粒子有力的作用,从而导致产生由规范玻色子质量决定的特征频率的位移。文章中作者概述了一种新的搜寻这种暗物质的方法。

基本粒子与场论

(3+1)维时空中Borromean环的编织

作者提出了一种特殊的粒子-环-环编织过程,并称其为Borromean环编织或者更一般的Brunnian链。由于粒子的径迹不会与任何环缠绕,产生的编织相与Aharonov-Bohm相完全不同。

中子星探测重子的暗衰变

质量大于一个太阳质量的中子星的观测对能够解释中子寿命疑惑的中子衰变模式给出严格的限制。作者指出中子星可以独特而有效地探测那些通过重子数破坏过程耦合到标准模型的GeV量级的暗物质。

中子星排除轻暗重子

作者证明质量大于0.7M⊙的中子星的存在严格地限制了这些粒子的存在,要求它们重于1.2 GeV,或者具有较强的排斥相互作用。

SENSEI:地表运行中对亚GeV暗物质的首次直接探测限制

SENSEI使用最近开发的Skipper-CCD技术,从亚GeV暗物质粒子与硅中电子的相互作用中搜索电子反冲。合作组首次报告了原型SENSEI探测器的结果。

观察到Υ(4S)→η′Υ(1S)

Bell合作组报告了第一次观测到强子转换Υ(4S)→η′Υ(1S),其使用了探测器在KEKB非对称能量e+e-对撞机上在Υ(4S)共振态能量处采集的数据。

用质子-质子和质子-铅对撞中的Dijets限制核子中胶子的分布

本文在质子-铅和质子-质子碰撞中测量dijets的赝快度分布作为它们的平均横动量函数。

测量单举衰变Λ+c→Λ+X的绝对分支比

基于BESIII探测器在质心能4.6GeV处获得的e+e-数据样本,Ablikim等人使用双标记方法测量到了单举衰变Λ+c→Λ+X的分支比。

原子核物理

从中子幻数50到82的锡同位素偶偶核的新奇的形状演化

Togashi等人利用最新的蒙特卡洛壳模型研究了质量数从100到138的锡同位素偶偶核的形状演化。

核理论和实验约束的中子星的潮汐形变

Lim和Holt对比了基于引力波事件GW170817的观测数据与描述冷中子星状态方程的微观模型。

原子、分子与光学

具有电偶极矩的超冷稀土磁性原子

本文提出了一种制备超冷镝原子的电偶和磁偶极气体的新方法。

稀有气体团簇强场电离中的低能电子发射

本文作者则关注的是相反的情况,即慢电子,并讨论了在强近红外激光脉冲中稀有气体团簇的光发射光谱中迄今尚未确认的低能结构(LES)。

量子同步和纠缠生成研究

本文主要研究由可能是最小的自持振荡器(spin-1振荡器)构建的双节点网络中的同步过程。

利用自由落体纳米粒子来感应静力

本文展示了一种基于真空中光阱俘获的纳米粒子来测量静力的纳米机械传感器。

非线性动力学和流体力学

通过波前成形实现对无序腔内多个非合作物体的精确定位

无序空腔中波的复杂多径轨迹使得传统光线跟踪方法很难定位目标。

克尔微谐振器频率梳中的热和非线性耗散孤子动力学

Stone等人探索耗散克尔孤子对泵浦功率和失谐变化的动态响应。

弹性珀塞尔效应

在这项工作中,Schmidt等人介绍了珀塞尔效应的弹性模拟,并从理论上表明球形纳米粒子可以作为可调谐的鲁棒天线。

对数格点上三维不可压缩欧拉方程的混沌爆炸

Campolina等人通

过模拟三维对数格点上的微积分,提出了一种形式上与欧拉方程相同的新模型。

流体流动使得磁悬浮稳定

Baldwin等人证明了无处不在的实验室磁力搅拌器提供了一种简单的被动磁悬浮方法。

动态解耦离子导体的瞬态非线性响应

Felix Wieland等人提出了一种新的方法来获得动态去耦的离子导体中的流变学信息。

等离子体与束物理

高转换率等离子体尾场加速的发现

Loisch等人测量了观测束的加速与驱动束的减速的比值,即所谓的转换率。

X射线自由电子激光器中横向失配控制激光切片

Yu-Chiu Chao等人通过控制一束电子中不同切片波荡器的匹配,实现了选择性的片依赖激光。

等离子体尾场加速器中驱动束的固有稳定性

Martinez de la Ossa等人证实,横向尺寸与等离子体喷射半径相当的驱动束产生了一个沿束方向变化聚焦的尾场。

加速器束流的首次六维相空间测量

Cathey和Cousineau在散裂中子源束流测试设备上,首次完成了加速器中束流的完整六维相位空间测量。

凝聚态物理:结构

超薄聚合物薄膜中高能离子的断键效率

使用不同厚度的聚-甲基丙烯酸甲酯和聚-氯乙烯薄膜,研究了由2 MeV H+和2.1 GeV Bi离子诱导的空间禁闭效应对断键效率的影响。

凝聚态物理:电子性质

高自旋相干性的螺旋位错

理论研究表明在半导体中,位错缺陷可以提供产生自旋流的新途径。

各向同性应变石墨烯中关联效应

Sorella等人使用精确非格子量子蒙特卡罗关联拟设计算了应变石墨烯的基态焓。

强关联金属中的霍尔数

Assa Auerbach从理论上研究强关联金属材料中霍尔数与温度的关系。

镜像对称Dirac半金属中反向传播的分数霍尔态

Barlas预测在电荷中性点处存在一种类似Laughlin关联液体态。

二维Weyl费米子系统中的自旋输运和累积

Ong等人展示了在三维拓扑绝缘体表面实现实验可控的自旋霍尔效应的新途径。

在冷原子和K3C60薄膜的超流体临界点附近时间分辨输运测量的模型预测

Lemonik和Mitra指出瞬态向超流体临界点的靠近有可能是可以通过对光电导率等输运性质进行时间分辨测量观测的。

非孪晶BaFe2As2中的自旋波

鲁兴业等人使用非弹性中子散射绘制出100%非孪晶BaFe2As2的完整自旋激发谱。

具有阻挫横向交换的量子自旋冰

作者通过对基于Pr的烧绿石进行量子化学计算,提出该体系中存在着阻挫的横向交换相互作用。

Dy2Ti2O7自旋冰中的Pauling熵、亚稳态和平衡

Giblin等在低温和长时间尺度下使用中子散射和比热测量研究了几个同位素富集样本。

凝聚阈值以下量子化极化子的生成

Cristofolini等表明发射到波导中的极化子,甚至在它们形成玻色凝聚前,会垂直于排斥势梯度行进。

晶格能量学以及关联驱动的金属绝缘体相变:Ca2RuO4案例研究

作者采用该理论讨论了Ca2RuO4的情形,发现金属-绝缘体相变过程中晶格能量的变化与电子能量的变化相当。

超氧化物La2−xSrxCuO4+y中向列性和电荷序

Zhang等人报道了电子相分离斜方晶系La2CuO4+y在1/8组分掺杂下的带状电荷序的共振X射线散射测量。

范德瓦尔斯自旋阀

作者在两个铁磁绝缘体之间插入石墨烯双层结构,结果显示,当这两个铁磁层反平行排列时,可在狄拉克点打开一个带隙。

双层激子的电储存器

Xie等人表明,通过分别接触两层并将化学势差保持在小于空间间接带隙的值,可以建立激子储存器。

软物质与生物物理

利用周期性扰动控制障碍物阵列的流态化、流动性和堵塞

本文运用数值模拟的方法,考察了在直流漂移和横向纵向交流驱动下通过随机障碍物阵列的颗粒的堵塞与流动。

对哈密顿量进行变换来计算热渗透力

Ganti等人将流体颗粒的质量作为哈密顿量中的一个张量,通过消除非平衡模拟中的平衡剪切力来计算固-液界面处的热渗透力。

拉伸的软固体上接触角选择的悖论

Snoeijer等人通过变分原理推导出了决定液滴在弹性界面的接触角的方程,得到了接触线的平衡条件。

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