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普通物理：统计与量子物理
二维费米气体中标度不变性反常破缺
在简谐势阱中，零程相互作用的二维费米气体的呼吸模式频率，由其哈密顿量的标度不变性所确定。在量子化理论中，通过引入作为正规子的二维散射长度，标度不变性会发生破缺。这是在超冷原子领域中一个量子反常的例子，并且会导致云团集体呼吸模式的频率偏移。在这篇文章中，Holten等人研究了在强耦合区的双组份费米气体的这种反常频移。他们测量了远离标度不变性结果之外显著的上移，表明了强耦合相关性。
此观测意味着在强耦合二维费米气体中标度不变性是反常破缺的。（刘宁）
强耦合费米气体中的量子反常和2D-3D转变Peppler等人提出了在简谐势阱中，通过二维到三维转变的费米气体集体振动的实验研究。尤其是，他们测量了可调相互作用的高度扁圆气体的径向单极振动或呼吸模式的频率。呼吸模式频率由绝热压缩来设置，并且可探究热力学状态方程。
在2D情况下，通过δ势的原子相互作用的动力学标度对称性，预测了呼吸模式恰好发生在两倍的简谐势阱频率上。但是重整化量子方法引入一个新的长度标度可以使此经典标度不变性发生破缺，导致所谓的量子反常。他们专注于测量位于标度不变性预测之上的2D域，给一系列的耦合强度提供了量子反常的证据，并且预示了原子相互作用的基本δ势模式的失效。
通过改变原子数，他们能调制化学势，而且观察到了在2D到3D热力学极限下呼吸模式频率的光滑演化。（刘宁）
带有自旋轨道耦合正常玻色气体的量子自旋动力学在这篇文章里，Tang和Zhang研究了有自旋轨道耦合的双组分玻色气体的自旋动力学，并实现在冷原子实验中。他们导出了数密度、自旋密度以及它们的关联流的耦合流体动力学方程。只关注准一维情况，他们在绝热和非绝热域都得到了自旋螺旋结构的解析解和其动力学。
在绝热的情况下，横向自旋在短时极限下抛物线式地衰减，在长时极限下，指数衰减，这取决于初始极化方式。相反，在非绝热的情况下，横向自旋密度和电流以一种类似于在无阻尼LC电路中电荷-电流的方式振动。他们还讨论了Rabi耦合对短时极限下自旋动力学的影响。最后，他们用87Rb的实验参数，展示了自旋动力学的时间尺度是毫秒到秒量级，并且它们可以由实验观测到。（刘宁）
在最佳功率附近循环调控功率的涨落
根据热力学定律，没有热机可以超过卡诺循环的效率。这种效率历来伴随着功率输出和实用的设计而减少，针对功率进行了优化，通常实现了更少的功率。近年来，人们提出了在大功率下实现卡诺效率的各种方案。然而，热力学的不确定性关系意味着稳态热机能在这种状态下工作是以热机（功率）极不可靠的大涨落为代价的。
在本文中，Holubec和Ryabov证明了这种不良的权衡关系（效率-功率的制约关系）可以在准静态条件下通过循环操作来克服。作者们用一个与实验相关且精确可解的过阻尼布朗热机模型说明了形式化的结果。本文的研究强调，循环热机和准静态热机所经历的是不同的随机过程。（马宇翰）
量子测量和关联中的最优功提取与热力学Manzano等人分析了间接量子测量在从非平衡态的量子系统中提取功这一过程中的作用。
特别地，作者们研究了如何利用共享在待研究系统和附加辅助系统之间的相关性来获取功，其中测量导致的反作用引入了非平凡的热力学权衡。作者们提出了从经典关联和量子关联中提取功的最佳的状态依赖协议，后者可通过失谐来测量。本文的定量分析确定，虽然通过对系统执行局部操作可以完全提取经典关联中功的部分，但是访问与量子失谐相关的功需要特定的驱动协议，该协议包括系统和辅助系统间的相互作用。（马宇翰）
非局部Schloegl自催化模型中非连续相变Liu等人研究了Schloegl模型（或接触过程），其中方形网格上的粒子以一定速率p湮灭，并以kn=n(n−1)/[N(N−1)]的速率在有n粒子聚集的尺寸为N的相空间ΩN范围内的空位格点上产生。模拟揭示了占据态和真空态之间的不连续过渡，但由这些状态之间的平面界面的稳定性决定的平衡速率peq取决于在ΩN上的界面取向。
在大ΩN极限下，系统的行为服从连续性方程。这些也依赖于界面取向和形状，但独特的peq=0.2113763204的出现规定了一条吉布斯相律。（马宇翰）
引力与天体物理
导读：郭敏勇；责编：高思杰
带电暗物质引起的21厘米涨落信号第一颗恒星形成的时代，被称为宇宙黎明时期，并且已经成为寻找暗物质的一个新领域。
特别是，声称第一个测到的21厘米信号显示出超出预期的更深的全局吸收特征，这可能是由低的重子温度引起的，并被解释为重子和暗物质之间电磁相互作用的标志。这个假设有一个引人注目的预测：重子的速度依赖性冷却会带来高温度各向异性。但是，为了与其他的宇宙学观测保持一致，只有部分暗物质允许带电并因此会发生相互作用。文章中，作者首次计算了由带电暗物质引起的21厘米涨落，包括所有流体组合前后的演化。
他们发现，对于相同的参数，能够解释异常的21厘米吸收信号，而暗物质的带电量，不管是任何百分比，都会产生具有独特声谱的新的21厘米波动，并且振幅高于其他任何已知的作用效果。这些涨落与通常的绝热各向异性无关，并且可以用干涉仪观测到，比如低频阵列和再电离的氢时期阵列，从而为探测宇宙黎明时期的暗物质提供了一种新方法。
基本粒子与场论
责编：晁伟、刘晓辉
强耦合各向异性规范理论和全息术
本文对各向异性、非共形和约束规范理论进行非微扰研究，这些理论在引力中是通过爱因斯坦-轴-dilaton系统全息地实现的。在真空中，作者的解决方案描述了从UV中的共形场理论到IR中的通用标度解的重整化群演化，其具有通用超标量破坏和动力学指数θ和z。本文将全息c定理推广到各向异性的情形。在有限温度下，作者发现各向异性变形降低了禁闭-去禁闭的相变温度，表明仅基于各向异性的逆磁催化的可能替代解释。
作者还研究各向异性理论中的输运和扩散特性，特别是观察到横向于各向异性方向的混沌的扩散和生长特征的蝴蝶速度在IR中饱和了一个恒定值，该值可以超过共形值给出的界限。
Lovelock引力中复杂性的增长率使用复杂性=作用量框架，本文计算了Lovelock引力中带电黑洞复杂性的晚期增长。
本文的计算是由以下事实来促进的：Wheeler-DeWitt补丁的零边界在晚期没有贡献；来自于节点的基本贡献被理解的很好。晚期生长速度降低到与内部和外部视界相关的内部能量的差异，并且在质量远远大于电荷的极限中，作者重现了2M/π的结果，其修正正比于偶数维（边界）中最高的Locklock耦合。作者发现，在某些最小质量低于该质量的情况下，即使黑洞包含非简并视界，复杂性仍然有效。
平面极限之外的双共形结构N=4超对称杨米尔斯理论的平面散射振幅展现出对称性和结构，它们构成了振幅的相对简单的解析性质的基础，例如仅有对数奇点且在无穷远处没有极点。最近的工作在各种非平凡的例子中表明，平面扇区的简单解析性质可以存活到非平面扇区，但是这还有待于从潜在的对称性中去理解。
在本文中，作者明确地表明，对于无限类非平面积分，它们涵盖了N=4超对称杨米尔斯理论中双圈四点和五点振幅的所有次领头阶色贡献，存在类似于双共形不变性的对称性。一个自然的猜想是这对于理论所有圈图级的振幅都成立。
观察到希格斯衰变到底夸克本文给出了标准模型（SM）希格斯衰变到一对底夸克的观察结果。
该结果的主要贡献来自于对W或Z玻色子（VH）与希格斯伴随产生的过程在包括0、1或2个带电轻子和两个识别的底夸克喷注的末态中的搜索。搜索的数据来自于CMS实验2017年记录的质心能为13TeV、亮度为41.3fb-1的数据样本。当把之前的质心能为7或8TeV的数据与13TeV的数据结合来搜索VH过程时，在125GeV处观察到过量的事件，显著度为4.8个标准偏差，其中标准模型希格斯的期望为4.9。
相应的测量信号强度为1.01±0.22。该结果与CMS实验在其他过程中对H→b¯b的搜索相结合给出的显著性为5.6（5.5）个标准偏差，信号的强度为1.04±0.20。
不可见中微子衰变解决IceCube的径迹和级链冲突IceCube中微子实验在两种事件拓扑结构中检测高能天体中微子：径迹和级链。由于每种事件拓扑的味构成不同，径迹和级链可以用于测试中微子性质和背后天体物理源的中微子产生机制。
假设中微子产生的传统模型，与两个通道相关的IceCube数据彼此之间的紧张度大于3σ。具有寿命τ/m=102s/eV的不可见中微子衰变模型解决了这种矛盾。值得一提的是，它与标准的非衰变情形相比导致了超过3σ的改进，同时与所有其它的多信使观察结果保持一致。此外，中微子不可见衰变模型预言观察到的ντ事例数量减少了59%，这与目前观察到的缺失一致。
原子、分子与光学
导读：宋新秀；责编：张文凯
阿秒钟的Keldysh-Rutherford模型作者利用Keldysh-Rutherford模型解释了阿秒时钟实验中有争议的光电子隧穿时间的结果。
以Keldysh隧道宽度作为影响参数、驱动脉冲的矢量势作为渐近速度，本文证明了阿秒钟偏移角和卢瑟福散射角之间的明显相似性；并且利用等结合能的氢化和筛选（Yukawa）电位，针对时间依赖的薛定谔方程的解来验证这一简单模型，从而观察到了随着Yukawa筛选参数的变化，偏移角强度依赖性从类氢到“硬零”的平滑过渡。此外，作者比较了使用经典轨迹蒙特卡罗方法获得的各种惰性气体的阿秒钟偏移角。
在这所有情况下，作者发现模型预测和数值计算之间存在密切的对应关系。这意味着阿秒钟偏移角在很大程度上可能是由库仑作用引起的，并且对有限隧道时间方面的解释产生了进一步的怀疑。
径向电荷在电磁场角动量中的作用：自旋为3/2的光电磁场具有线性动量和角动量，前者导致了辐射压力的存在，后者则能够将扭矩从电磁辐射传递到物质。
角动量被认为有两个分量，一个是源于场的偏振状态，通常称为自旋角动量（SAM），另一个是源自场相位剖面中拓扑方位角电荷的存在，称为轨道角动量（OAM）。然而，这两个角动量对电磁场的总角动量的贡献看起来不是彼此独立的，这被描述为自旋-轨道耦合。几十年来，科学工作者们一直致力于理解这种耦合的物理特性。最近的研究证明电磁场也必然携带不变的径向电荷，正如本文所讨论的那样，它在角动量中起着关键作用。
在这里作者证明了总角动量实际上由三个分量组成：一个分量仅取决于场的自旋，另一个分量取决于场所携带的方位角电荷，第三个分量则取决于场的自旋和包含的径向电荷。通过适当地控制这些径向电荷之间的数量和耦合，就可能设计出具有所需的总角动量的电磁场。值得注意的是，尽管光子通常被认为是自旋量子数为1的粒子，作者还发现了没有轨道角动量和自旋角动量量子数为3/2的场。
量子非线性所实现的非互易性
非互易器件是信号路由和噪声隔离的关键因素。量子技术的快速发展推动了对新一代小型化、低损耗非互易元件的需求。在这里，本文在一维波导中使用一对可调谐超导人造原子来实验性地实现最小的被动式非互易器件。利用人造原子的量子非线性行为，作者通过波导在很宽的功率范围内实现了非互易传输；其结果与理论模型一致，这表明了非互易性与双量子比特非局域纠缠准暗态的布居有关，它对来自相反方向的入射场不对称地响应。
本文所做实验强调了量子相关在实现非互易行为中的作用，并为建立无磁场无源量子非互易器件开辟了一条道路。
利用整形的光子脉冲制造自旋或运动的非经典态本文提出了一个利用单个光子产生自旋或运动的宏观叠加态的鲁棒性方案。即使存在光子损耗，对光子的波包进行整形也能够高质量地制备出物质的非经典态。光检测技术的成功，使得该方案能够在弱相干场下实现。
作者分析了利用该方法来制备薛定谔猫态的可能途径，比如利用原子自旋的集合或耦合到光学谐振器的机械振荡器。该方法可以推广到制备任意相干态的叠加，实现完全量子控制。本文通过展示如何制备Dicke或Fock态以及它们的叠加态来说明这种多功能性。
里德堡原子量子比特的高保真控制和纠缠激发到里德堡态的单个中性原子是量子模拟和量子信息处理的一个很有前景的平台。
然而，迄今为止的实验进展一直受到里德堡激发的短相干时间和相对低的栅极保真度的限制。本文报告了里德堡态原子量子比特的高保真量子控制方面的进展。通过降低激光相位噪声，本文提供的方法可以显著改善单个量子比特的相干特性。作者进一步证明了，这种高保真控制可通过制备保真度超过0.97（3）的双原子纠缠态，并通过双原子动态解耦延长其寿命，从而延伸到多粒子情况。
这些进展为中性原子的可扩展量子模拟和量子计算开辟了新的前景。
通过二次相互作用生成非经典机械态的混合系统研究本文提出了一种在混合装置中实现机械谐振器和自旋量子比特之间的双声子相互作用的方法，并且证明了这些系统即使在存在耗散的情况下也可以应用于产生非经典机械态。
特别是，作者证明了在量子比特的相干驱动下实现的双声子Jaynes-Cummings哈密顿量产生了与退化参量振荡器模型中预测相似的耗散相变：当驱动振幅超过了某个阈值，驱动耗散系统维持一个混合稳态，其由“跳跃猫”组成，即在两相之间经历随机跳跃的猫状态。作者考虑了现实的装置，并表明在当前技术可及范围内的样本中，系统具有非经典的可以由负Wigner函数表征的瞬态状态，并且能够在毫秒的时间尺度内持续存在。
利用里德堡原子确定单光子的自由空间源本文提出了一种有效的自由空间方案，以明确定义的时空模式创建单光子。为此，作者首先在激发的里德堡态下制备单个源原子。源原子通过激光介导的偶极-偶极交换相互作用与基态原子组成的大系综相互作用。通过具有啁啾激光脉冲的绝热通道，在系综中产生了一个单个里德堡激发的空间扩展自旋波，伴随着源原子向另一个里德堡态转变。然后，通过相干耦合场将集体原子激发转换成传播光光子。
与以前的方法相比，本文的单光子源不依赖于单个发射器与谐振腔的强耦合，也不需要共同激发的预示或原子系综中多次激发的完全里德堡阻塞。
原子层厚度材料的量子非线性光学
通过将其放置在部分反射镜的前面，可以显著增强与谐振的原子层厚度材料相关的非线性光学响应，从而产生适用于涉及量子非线性光学的实验和应用的弱非线性系统。本文的方法是利用了在材料和镜子之间的特定距离处产生的长寿命极化共振的非线性响应。该方案完全基于自由空间光路，无需光学腔或复杂的纳米光子结构。作者分析了基于二维半导体中激子-极化共振的具体实现，并讨论了缺陷和损耗的作用。
非线性动力学和流体力学
责编：兰岳恒
多体量子干涉和非时间相关器的饱和度有建议提出超时相关器（OTOC）可用于相互作用量子系统中混沌运动的敏感探针。它们表现出特征的经典指数增长，但在量子关联区超出所谓的扰动或Ehrenfest时间后会饱和。在这里，Rammensee等人提出了一个路径积分方法，用于N粒子玻色系统中OTOCs的全部时间演化。
Rammensee等人首先展示了在τE=1/λlogN时间内OTOCs的增长如何与半经典大N极限中相应混沌平均场运动的Lyapunov指数λ相关联。一旦超过τE，简单的平均场方法就会失效，Rammensee等人确定造成饱和的相应量子机制。为此，通过来自不同平均场解的相干和来表示OTOC，并计算其中的主要多体干涉项。该方法进一步适用于固定N的互补半经典极限→0，包括量子混沌单粒子和少粒子系统。
开放式非厄米声学系统中拓扑边缘态与异常点的同时观测
本文对开放式非厄米（有损）声学系统中拓扑保护边缘状态和异常点的实验观察做了汇报。虽然理论基础是波动物理，但是模拟和实验都是对声学系统进行。它具有非平凡的拓扑性质，可以通过Chern数来表征，只要引入合适维度即可。在模拟和实验中都可以明确地观察到单向无反射传播，这是异常点出现的标志。
湍流中惯性纤维的翻滚
各向异性粒子在许多环境和工业湍流中起到很重要的作用。它们旋转动力学的建模是一个基本的挑战，在工业过程中具有重要影响，例如在造纸工业中。该研究调查了比Kolmogorov长度更长的中性浮力纤维的旋转速率。Bounoua等人表明，纤维惯性是旋转速率降低的原因。他们还提出了一个描述这种现象的模型，并引入了一个新的斯托克斯数，定义了经典细长体近似的有效性极限。
极化对粒子载运流的影响
用不同水平的带电和粒子极化进行具有介电粒子的粒子载流模拟。模拟结果揭示了三个不同的流动区间。对于低粒子电荷和极化率，流动几乎是对称的并且是非曲折的。对于强带电和极化，粒子靠近一器壁形成连续且紧密聚集的薄片。在这两极端之间，粒子形成局域富含粒子区，气体围绕该区域进行曲折流动。这些结果表明，极化可以导致摩擦带电粒子负载流的特性发生质的变化。
等离子体与束物理
责编：陈少永
通过倾斜易磁化轴提高波荡器永磁体的辐射阻抗波荡器是一种用于产生正弦磁场的磁性器件，它通常由一系列稀土永磁体(REPMs)排列组成。该器件通常安装在同步辐射和自由电子激光装置中，能够对高能电子束进行周期偏转。由于波荡器工作在强辐射环境下，一个重要的问题是如何采取必要的措施来避免波荡器的性能下降，尤其是REPMs的辐射损伤。
对此Bizen等人提出了一种简单的方案，他们将每个REPM的易轴倾斜了45°，提高了波荡器REPMs的辐射阻抗。实验研究发现，该位形下REPMs的辐射阻抗相比通常波荡器的辐射阻抗提高了一个量级。
非局域热流的汤姆逊散射观测
Henchen等人使用新型汤姆逊散射技术测量了激光产生的日冕等离子体中的非局域热流。测量结果与根据被测等离子体条件推断的经典值相比，小于强温度梯度区域的经典值，而与弱梯度区域的经典值一致。Vlasov-Fokker-Planck模拟自洽地计算了电子分布函数，该分布函数被用于再现测量到的汤姆逊散射光谱和确定热通量。多组非局域模拟估值均高于测量值。
凝聚态物理：结构
责编：马天星
无序材料蠕变破坏中的雪崩特性作者提出了一个中尺度弹塑性模型以描述无序材料中的蠕变。这些无序材料包含了内应力耦合的局部形变事件随温度变化的随机激活，并导致集体雪崩动力学。Castellanos等人通过引入局部强度的损伤来推广这种随机塑性模型，该局部强度随着局部塑性应变的增加而在统计平均值上降低。该模型捕获了毁灭性剪切带中且伴随着蠕变率的有限时间奇点的应变局部化破坏。
雪崩统计数据在达到破坏之前的特点是雪崩指数τ的减小，在达到破坏时，它接近临界分支过程的典型值τ=1.5。平均雪崩率表现出与破坏的时间函数相反的Omori定律。交错雪崩时间的分布证明了其与地震统计的传染型余震序列（ETAS）模型一致。
相干声子非谐衰变信道的直接测量本文通过信道分辨测量，研究了光激发铋中相干A1g声子的非谐振耦合配对形成高波矢量声子的过程。
相干声子的衰减可以理解成参数共振的过程，原子的周期性位错调制，形成了连续的宽频模式。这种耦合行为驱动了在A1g频率处的声子均方差位移中的时间振荡，作者通过飞秒x射线散射整个布里渊区观测到了这一现象。Samuel等人从A1g以及其它有代表性的信道之中得到了非谐振耦合常数，这些常数与密度泛函理论计算的结果在同一个数量级。
自旋-晶格耦合引起的顺磁性CrN的异常声子寿命缩短：结合自旋和第一性原理分子动力学研究
作者通过结合原子自旋动力学和第一性原理分子动力学两种方法研究了顺磁性CrN中自旋波动和晶格振动的相互耦合。这两个自由度是动态耦合的，将会导致非绝热效应。与绝热方法相比，这种效应抑制了低温下的声子寿命。这个动态耦合解释了为什么实验观测到的磁性半导体的热导率温度依赖性在磁性有序温度之上。
凝聚态物理：电子性质
责编：袁喆，马锋杰，沈卡
准晶体中的量子自旋霍尔效应和自旋Bott指数一种在准晶体中实现量子自旋霍尔态方案将把电子拓扑态扩展到晶体以外的非周期和非晶态系统。尽管量子自旋霍尔效应已被广泛研究，但迄今为止关于该效应的研究大多数局限在晶体材料中。本文中，作者提出在准晶体晶格中可以实现量子自旋霍尔效应。首先，作者证明可以利用自旋Bott指数来描述非周期和非晶形绝缘体的电子拓扑结构。
接着，通过对边缘态和量子化电导间的关系进行分析，作者发现自旋Bott指数1可以确定出非平庸的量子自旋霍尔态。最后，根据准晶体的波函数，作者在普通绝缘体和弱金属相之间确定了准晶体的拓扑相区域。该发现为量子自旋霍尔效应的实现提供了新可能。
脆弱拓扑性和瓦尼尔阻碍区分脆弱和稳定的状态对于正确判断拓扑带绝缘体至关重要。
类如Chern绝缘体的拓扑相是由一些可累加的指标来定义的，而这些指标对平庸自由度的增加需要是稳定的。这种拓扑性对应的电子态不能被任何具有对称性的指数型局域瓦尼尔函数所表示。本文中，Po等人讨论了这个问题的逆命题：对瓦尼尔表示的阻碍是否就意味着存在稳定的能带拓扑？作者给出了否定的答案，并指出某些能带也可能展现出不同类型的“脆弱拓扑”。
具有脆弱拓扑性的能带虽然不能用任何瓦尼尔函数表示出来，但是一旦提供特定的附加平庸自由度瓦尼尔表示就会成为可能。作者在蜂巢晶格上构建了具有脆弱拓扑性的物理模型，并提出该模型有助于解决一个近期能带理论方面的难题。这个模型提供了文献中介绍的基本能带表示可以劈裂成具有独立拓扑性能带这个假设的反例。此模型中半数的劈裂能带是可以由指数型局域对称瓦尼尔函数表示出来的平庸能带，而另一半则具有脆弱拓扑性。
这篇工作强调了之前被忽视的能带结构和瓦尼尔函数之间的重要联系，有望对瓦尼尔函数在模拟真实材料中起到的中心作用造成深远影响。
共振非弹性X射线散射揭示高价态过渡金属氧化物中的连续电荷激发Hariki等展示了一个对共振非弹性X射线散射(RIXS)光谱的类拉曼和类荧光特征起源的理论研究。
结合利用局部密度近似+动力学平均场理论及对Anderson杂质模型的构型相互作用求解器，他们计算了高价态过渡金属氧化物LaCuO3和NaCuO2的L边RIXS和X射线吸收光谱。他们详细分析了类荧特征的行为，并给出其与电子和晶体结构细节的联系。他们在研究的化合物上展示了材料细节是如何决定在L边RIXS过程中是否可以激发电子-空穴连续体。
分数激子绝缘体
电子和空穴的关联流体可以在零磁场中表现出分数量子霍尔效应。近年来，多数理论和实验工作旨在有磁场下研究Chern绝缘体中的分数量子霍尔效应，而零磁场下的研究却相对较少。本文中，作者发现电子和空穴的关联流体类似于1/m填充的Laughlin态，可以在零磁场中表现出分数量子霍尔效应。作者通过引入电子和空穴的变体Laughlin波函数，证明当m=1时，该波函数可以描述px+ipy激子对。
借助于复合费米子场理论，作者证明该波函数也可以正确地描述m>1的相。进一步，在考虑有相互作用的哈密顿量中，如体系的基态可用该函数描述，在费米能上角动量不同的能带上将实现m=3态，导致有(px+ipy)3激子配对的无带隙态的产生，从而形成分数激子绝缘体。
具有强自旋轨道耦合和电子空穴不对称的二元二维蜂窝状晶格在硅基板上的Bi和Sn的蜂窝结构有明显的电子空穴不对称，为纳米设备的开发应用提供了平台。
由重原子组成二维材料由于具有特殊的排列方式，可能会产生奇异的量子特性。本文中，作者研究了一种独特的二维半导体二元化合物，在Si(111)衬底上的Sn2Bi原子层。作者指出在Sn2Bi中由于Bi和三角形网格的Sn成键可形成六边形的蜂窝状结构。
而该独特的蜂窝结构、重元素的存在以及Sn与Bi之间能量依赖的杂化，使得二维Sn2Bi不仅显示出强自旋轨道耦合效应，而且还表现出了高电子空穴不对称性：近自由的空穴带和扁平电子带共存于同一个系统。通过调整费米能级，可以在相同的二维材料中同时保留几乎自由和强局域的电荷载体，这为研究强相关现象和纳米器件的可能应用提供了理想的平台。
二维狄拉克材料中的反常霍尔效应近期，在二维材料中发现了铁磁性。
和块体化合物不同的是，二维磁性材料中的电子态很容易被短程磁相互作用影响，从而诱导出新奇的量子态。但是，对于和实验更接近的有限载流子密度下非量子态的相关性质，却还不十分清楚。本文中，作者在非镜面反演和时间反演对称二维狄拉克系统中，提出了一种统一的电荷载流子传输理论。作者发现自旋和赝自旋SU(2)自由度之间的纠缠源于自旋轨道耦合导致的反常霍尔电导在接近拓扑带隙时独特的栅电压依赖性。
通过判断载流子对杂质散射的强度分析，作者指出该体系中的载流子为磁化的二维狄拉克费米子。进一步，利用不同自旋结构对能带的调制作用，作者还推出了一种强大的倾斜散射机制。在该机制下，即使自旋输运是无序的，也可以在样品边界上产生净自旋累积。该现象为二维铁磁材料中自旋电流的控制开辟了新的机遇。
无序下周期驱动的拓扑相的稳定性
在最近的实验中，含时周期性场被用于制造新奇的具有从量子输运到量子计算潜在应用价值的物质拓扑相。在高驱动频率下，这些非平衡状态表现出类似于平衡拓扑相的抗衡局部无序的典型稳固性。然而，证明在一般情况下存在这样的拓扑相是一个悬而未决的问题。Shtanko等提出了一种普适有效的理论，它利用现代自由概率理论和随机矩阵中的思想来解析地预测有限驱动频率和一定程度无序下拓扑相的存在。
他们发现，依赖于无序的强度，这种系统可能是拓扑的或平庸的，并且两者间存在转变。特别是，该理论预测了两个相间转变的临界点，并给出临界指数。他们通过对比无序驱动的一维Kitaev链和二维Bernevig-Hughes-Zhang模型的精确对角化和他们的结果给出验证，并得到极好的一致性。此论文可能用来指导实验探索拓扑相的工作。
Ba1−xNaxFe2As2中新兴序的谱学证据
Yi等人报道了铁基超导体家族成员Ba1−xNaxFe2As2的角分辨光电子谱研究。Ba1−xNaxFe2As2这个系统可以容纳最新发现的出现在相图欠掺杂区域深处的凹状C4相中的双Q磁序，C4相以外的欠掺杂区域往往由耦合的向列相和共线反铁磁序所主导。作者通过详细研究温度依赖性确认了电子在轨道依赖能带移动中对向列相的响应严格遵循晶格的旋转对称性，并在低温相系统恢复C4对称性时消失。
此外，作者也观测到了该系统中不能为已知电子序所解释的电子重构现象。
块体SrTiO3和LaAlO3/SrTiO3界面的非常规多带超导电性尽管掺杂SrTiO3中的超导已经被发现几十年了，但是这方面的研究仍然是热点课题。近期实验表明，随着载流子浓度增加，可以达到多条能带穿过费米能级的情况，发生Lifshitz相变。
有趣的是，实验上观察到在氧缺陷SrTiO3发生Lifshitz相变后超导转变温度受到抑制；类似的现象也在加门电压的LaAlO3/SrTiO3界面中被观测到。这样的行为很难被干净的双带超导理论所解释，这是因为由第二条能带提供的电子态按理说应该提高超导转变温度。
本文中Trevisan等人发现这种反直觉的行为可以被无序对的超导配对的强破坏效应所解释，这种效应发生在带间配对相互作用是次领头相互作用且是排斥型的情况下。这种情况的一个后果是一旦远离Lifshitz相变，双带超导态的超导能隙会从反号变为同号。
双层阻挫海森堡反铁磁体中的热临界点和量子临界终点阻挫量子磁体由于其精确可解的基态、独特的边界态以及非平庸的拓扑性而引起广泛关注。
本文中，作者在自旋S=1/2的双层阻挫海森堡体系中研究有限温度下的相图。虽然这个二维系统可能只在零温度下显示磁性，但是作者证明受单二聚体和三二聚体之间一阶相变线的影响，在一段有限温度范围内，可在该体系中观测到临界点。通过高精度的量子蒙特卡罗模拟，作者展示在完全受挫的极限下，这个临界点在普遍类中是无符号的。
而在零温度下，有序的双层结构和二聚体单线态之间的连续相变将在一阶直线上终止，同时给出了一个量子临界点。作者指出可使用张量网络（tensor network）计算来跟踪其附近的一阶不连续点。
二维钙钛矿中各向异性激子的双曲色散已知自由电子和光学声子的激发能够造成相对介电常数的实部变为负值，从而产生光和物质的强烈相互作用。然而由激子引起相对介电常数实部变成负值的现象却很少被研究。
通过发展基于介电涂层的技术，Guo等人报道了由无机和有机子晶格交替组成的二维混合钙钛矿的基本光学性质。低组分二维混合钙钛矿（N=1和N=2）的激子键能和振荡强度较大，导致负的相对介电常数。此外，可见光范围呈现双曲色散关系，这在之前只在人造超材料才能实现。这种自然体系出现的异常色散关系源自二维混合钙钛矿中各向异性激子行为，并且自身可以支持很大的光子态密度。
作者也提出了其他几种可能因激子响应而展现相似行为的范德瓦尔斯固体。
通过拓扑自旋结构的能量存储利用结合亚稳态磁结构的自由能提出拓扑自旋结构作为能量存储的新概念。Tserkovnyak和Xiao基于结合亚稳磁结构的自由能提出能量存储的概念。尽管电池的活性磁区域是电绝缘的，但它可以支持自旋结构的有效流体力学，其中的守恒定律受拓扑性控制。
为了解释其中关键物理和潜在功能，作者在本文中重点讨论磁序参数的环绕准一维的最简单情况。能量通过自旋转矩电注入并以亚稳环绕数的形式进行储存。由于磁系统的非易失性和持久性，注入的能量基本上可以无限期地存储，拓扑电荷循环也不随时间降低。
双层石墨烯中自旋-谷耦合诱导大自旋-寿命各向异性的观察两个研究小组已经证明他们可以在双层石墨烯中产生长寿命的极化自旋电流。
Leutenantsmeyer等报导了在被完全封装于六方氮化硼间的双层石墨烯(BLG)中首次观察到大的自旋寿命各向异性。他们通过倾斜的Hanle旋转进动来表征平面外(τ⊥)和平面内(τ∥)的自旋寿命。在75K和电荷中性点(CNP)处，他们观察到强的各向异性τ⊥/τ∥=8±2。这个数值与石墨烯-过渡金属-二硫属化物异质结构的相当，但他们的高质量BLG可给出高达9ns的τ⊥，且自旋寿命大2个数量级。
在载流子浓度n=6×10^11 m^-2时，各向异性降低至3.5±1。温度依赖性测量显示，在75K以上，τ⊥/τ∥随着温度的升高而降低，在接近室温时达到各向同性情况。他们用电荷中性点处双层石墨烯12μeV的小内禀自旋轨道场引起的电场诱导自旋-谷耦合来解释他们的发现。
双门控双层石墨烯中强且可调的自旋寿命各向异性两个研究小组已经证明他们可以在双层石墨烯中产生长寿命的极化自旋电流。
Xu等报导在双门控双层石墨烯中发现了一种强且可调的自旋寿命各向异性，且其面外自旋寿命在100 K时高达7.8ns。值得注意的是，这实现了通过电控自旋轨道场对石墨烯中自旋的操纵，出乎人们的意料，原因在于石墨烯很弱的内在自旋-轨道耦合(～12μeV)。他们利用面内磁场Hanle进动和倾斜Hanle进动测量来直接比较面外与面内自旋的寿命。
他们发现，在电荷中性点附近，垂直电场打开了一个能隙，并产生了一个面外自旋轨道场来抗衡自旋弛豫、稳定面外自旋，从而导致了在100 K时高达～12的自旋-寿命各向异性(定义为面外和面内自旋寿命间的比值)。这种有趣的行为来自于双层石墨烯独特的自旋-谷耦合能带结构。他们的研究结果展示了基于双门控二维材料高度可调自旋电子器件的潜力。