PRL导读-2023年131卷22期

从热力学的角度来看，所有的时钟都受到不可逆过程驱动。此外，此外，人们可以使用振荡系统暂时调节热力学通量以达到平衡。聚焦于最基本的热化事件，这种调制可以被看作是对这些事件的时间概率集中。时钟性能受到两个基本因素的限制：一方面是振荡系统不可避免的漂移，通过找到稳定的原子或核跃迁来解决，从而实现了当今时钟的惊人精度。另一方面，时钟运行基于的不可逆事件具有固有的随机性质。当试图在高精度下最大化时钟的分辨率时，这一点变得相关，因为它最终受到每个参考时间单位内此类随机事件数量的限制。 Meier 等人讨论了时钟精度和分辨率之间的这种基本权衡，证明了基本热化事件无记忆的所有时钟的通用界限。

( 李元朋 )

Fundamental Accuracy-Resolution Trade-Off for Timekeeping Devices

F. Meier, E. Schwarzhans, et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 220201 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.220201

Wright 等人提出了一个在任何二分贝尔场景中相关性和在一系列互文场景中行为之间的可逆映射。该映射将局域、量子和非信号传递的相关性分别转换为非互文、量子和互文性行为。作者们发现量子互文性行为集的成员问题是不可判定的，该集合不能通过有限维度的量子系统完全实现，并且该集合不是封闭的。他们证明这个集合及其闭包都不是可计算超集序列的极限，这是由 MIP*=RE 导致的。

( 李元朋 )

Invertible Map between Bell Nonlocal and Contextuality Scenarios

V. Wright and M. Farkas

Phys. Rev. Lett. 131, 220202(2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.220202

Jarzynski 等式将平衡自由能和非平衡功统计联系起来，在量子热力学中起着至关重要的作用。尽管实际的量子系统通常是多能级系统，但对 Jarzynski 等式的检验大都是在二能级系统中完成的。通过直接测量高维量子系统物理过程的功分布来对 Jarzynski 等式进行严格的检验仍然是难以实现的。在这篇文章中， Liu 等人报告了在单个自旋 -1 系统中对 Jarzynski 等式的实验检验。他们通过级联高保真单次读数实现了对该三能级系统的非破坏投影测量，并且使用两点测量协议直接测出了功分布。从非绝热到绝热区域以及在不同的等效温度下都验证了 Jarzynski 等式的有效性。该工作为 Jarzynski 等式奠定了坚实的实验基础，并使得氮 - 空位中心系统成为一个成熟的执行随机量子热力学高级实验的工具箱。

（赵秀花）

Experimental Test of the Jarzynski Equality in a Single Spin-1 System Using High-Fidelity Single-Shot Readouts

W. Liu, Z. Niu et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 220401 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.220401

Chakraborty 等人展示了一些表现出无杂质局域化的格点规范理论在空间平均光谱函数中具有特征性的响应：几个尖锐的峰与在零频率极限处消失的响应相结合。这反映了当它们由于静电荷的存在而在局域相中分裂成空间有限簇时，在这种规范理论中形成的动力学活性区域小簇的离散光谱，这期间它们由于静电荷的存在而在局域相中分裂成空间有限簇。作者们通过分析估计和数值簇扩展相结合，获得了动态结构因子的横向分量，该分量是通过中子散射实验在该相深处进行探测得到的。他们还表明，大型有限簇的局部谱函数具有离散峰，其位置与分析估计一致。此外，由不等时对易子诊断的信息传播由于真实空间碎片而停止。他们的结果可用于区分受挫磁体中的无杂质局域相与传统顺磁对应物，这可能会实现这种新兴的规范理论。

( 李元朋 )

Spectral Response of Disorder-Free Localized Lattice Gauge Theories

N. Chakraborty, M. Heyl, et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 220402 (2023)

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Ogunnaike 等人确定了具有不同对称性、约束和相互作用范围的布朗随机时间演化中控制电荷传输的涌现流体动力学。他们是通过建立平均动力学与一个 Lindblad 算子的低能谱之间的映射来实现的，该算子是双希尔伯特空间中的有效哈密顿量。通过使用单模近似来显式地构造这一有效哈密顿量的色散激发态，作者提供了对具有保守多极矩和可变相互作用范围的多体系统中扩散、亚扩散和超扩散弛豫的全面理解。作者进一步确定了奇异的 Krylov 空间分解的扩散弛豫，尽管存在着偶极守恒，并对此进行了数值验证。该工作提供了一个通用灵活的框架，来定性地理解随机幺正时间演化下保守算子的动力学。

（赵秀花）

Unifying Emergent Hydrodynamics and Lindbladian Low-Energy Spectra across Symmetries, Constraints, and Long-Range Interactions

O. Ogunnaike, J. Feldmeier, and J. Y. Lee

Phys. Rev. Lett. 131, 220403 (2023)

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Weinstein 等人研究了随机幺正电路中的量子信息加扰，该电路以速率 p 与环境交换量子比特。初始局域化的量子信息不仅会在系统内传播，而且会泄露到环境中。使用非时序关联函数来刻画扰动的性质，作者发现在临界交换率 p _c 下定向逾渗普适类中存在非平衡相变：当 p<p _c 时，系综平均的非时序关联函数表现为具有可调光锥速度的弹道式增长；当 p>p _c 时，非时序关联函数无法在系统内逾渗并在有限时间内均匀地消失，表明所有的局域算符都被快速交换到环境中。为了阐明其信息理论后果，作者证明算符扩散的转变与观察者从交换出的 “ 辐射 ” 量子比特中解码系统初始量子信息的能力的转变相一致。作者提出了一种简单的解码方案，在非逾渗相中能够以完美的保真度恢复系统的初始信息，在逾渗相中保真度随交换率的降低而持续下降。根据交换进入的量子比特的初态，作者进一步观察到了相应的从系统进入到辐射量子比特的相干信息纠缠转变。

（赵秀花）

Scrambling Transition in a Radiative Random Unitary Circuit

Z. Weinstein, S. P. Kelly et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 220404 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.220404

在与有限尺寸热库相耦合的纳米尺度的系统中，由于系统与热库之间的热交换，热库的温度会发生涨落。然而到目前为止，对该系统中热、功和熵产生的随机热力学分析仍然是缺失的。在这篇文章中， Moreira 等人通过分析与有限尺寸的电子热库相耦合的单能级量子点隧道来填补这一空白。系统的动力学由马尔可夫主方程描述，它依赖于热库的变动的温度。基于涨落定理，作者确定了合适的熵产生，能得到热力学上一致的统计描述。作者通过分析有限热库希拉德热机的输出功来说明他们的结果。

（赵秀花）

Stochastic Thermodynamics of a Quantum Dot Coupled to a Finite-Size Reservoir

S. V. Moreira, P. Samuelsson, and P. P. Potts

Phys. Rev. Lett. 131, 220405 (2023)

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迄今为止，所有用于捕获离子量子位的激光驱动的纠缠操作都是在不控制光场的光学相位的情况下进行的，这排除了载流子和运动耦合的独立调谐。通过将 ⁸⁸ Sr ⁺ 离子置于一个 λ=674~nm 的驻波中，其相对位置被控制在 ≈λ/100 ， Saner 等人将载波耦合抑制了 18 倍，同时相干增强了自旋 - 运动耦合。作者们在实验中证明，非共振载波耦合对于传统的行波 Mølmer-Sørensen 门施加了速度限制；他们利用驻波来超越这一限制，并实现了一个 15μs 的门持续时间，受限于可用的激光功率。

( 李元朋 )

Breaking the Entangling Gate Speed Limit for Trapped-Ion Qubits Using a Phase-Stable Standing Wave

S. Saner, O. Băzăvan, et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 220601(2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.220601

通过非厄米生成器描述量子系统的演化开辟了一条新途径，来探索在这样的框架中自然出现的动力学特性，例如在所谓的异常点进行操作、保持时空反演对称性，或利用动力学的奇异行为。在本文中， J. Naikoo 等人重点关注使用该系统来传感远离奇异点的线性扰动时实现无界灵敏度的可能性。通过将高斯量子系统的多参数估计理论与奇异矩阵扰动理论相结合，作者们引入了必要的工具来研究这种通过调节奇异性实现的传感器所能达到的精度的最终极限。作者们确定了在什么条件下以及以什么速率可以导致灵敏度发散，从而表明通常应该将干扰参数包含在分析中，因为它们的存在可能会改变误差与估计参数的比例关系。

（雷家睿）

Multiparameter Estimation Perspective on Non-Hermitian Singularity-Enhanced Sensing

J. Naikoo, R. Chhajlany et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 220801 (2023)

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量子转导器通过量子网络中物理平台的混合界面转换量子信号。通过将其建模为量子通信通道，单向量子转导的性能可以通过量子通道容量来衡量。然而，表征用于双量子转导（其中信号被双向转换）的量子转导器的性能仍然是一个未解决的问题。在这里， Wang 等人提出速率区域来表征双量子转导的性能。利用这一工具，作者们发现针对同时双转导进行优化的量子转导器优于基于时间共享的单向转导标准协议策略的量子转导器。通过在频域上积分，作者们证明速率区域也可以表征具有有限带宽的量子传感器。

（雷家睿）

Optimized Protocols for Duplex Quantum Transduction

Z. Wang, M. Zhang et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 220802 (2023)

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动态解耦技术是许多量子传感平台不可或缺的一部分，通常可以使相干时间和灵敏度提高数个数量级。大多数交流感应序列都包括一个周期性的回声结构，其中目标信号与回声周期同步。 Zhou 等人表明，对于强相互作用的系统，这种结构导致了与不完美相互作用解耦相关的基本灵敏度限制。作者们提出了一个简单的物理框架来展示这种限制的起源，并进一步以简洁的高阶解耦规则将这些考虑形式化。然后，作者们展示了如何通过识别一种新颖的序列构建块来超越这些限制，其中信号周期是回声周期的两倍。使用这些解耦规则和由此产生的序列构建块，作者们通过实验证明了动态解耦时间尺度和磁场灵敏度的显著改进，为量子传感和量子多体物理的新应用打开了大门。

（雷家睿）

Robust Higher-Order Hamiltonian Engineering for Quantum Sensing with Strongly Interacting Systems

H. Zhou, L. Martin et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 220803 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.220803

轻暗费米子可以与标准模型中微子发生大量混合。经过振荡与散射之后，它们能在早期宇宙达到平衡。暗物质费米子的相互作用一般会在高温时减少这种产生，但会在后期促进它。作者发现，对一类大范围混合角与相互作用强度，与 SM 中微子的平衡可以在温度接近暗费米子质量时发生。对于质量低于一个 MeV 的情况，此过程会在核合成之后自然发生，并会在 CMB 和大尺度结构上留下多种暗区动力学的痕迹，且与 H ₀ 与 S ₈ 疑难有潜在关系。

Dark Radiation from Neutrino Mixing after Big Bang Nucleosynthesis

Daniel Aloni, Melissa Joseph and et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 221001 (2023)

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[ 编辑推荐 ] 旋转黑洞可能具有隐藏的高自旋规范对称性。

作者提出 Kerr 黑洞的动力学受到规范对称性的强烈约束。作者使用 Stückelberg 场，首次将有效场论的结构应用在任意整数量子自旋的 Kerr 黑洞上，并证明在使用大质量高自旋规范对称性后，已知的三点 Kerr 振幅被唯一的确定。这一对称性被认为与 Kerr 有效场论合理性的扩展有关。作者也考虑了密切相关的基于 Kerr 黑洞的电磁解，这时与光子的动态相互作用也会受大质量高自旋规范对称性的约束。最后，作者分析了自旋 s 的 Compton 散射，并从 s=2 的 Ward 恒等式出发，讨论了连接项约束。

Kerr Black Holes from Massive Higher-Spin Gauge Symmetry

Lucile Cangemi, et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 221401 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.221401

当两个黑洞合并时，晚期的引力波辐射是指数衰减的正弦波的叠加。依据黑洞无毛定理，铃宕谱只依赖最终黑洞的质量和角动量。对一个以上铃宕模式的观察可以检验广义相对论的基本预言。本文中，作者使用引力波事件 GW190521 ，提供了对多模黑洞铃宕谱的观测证据，而最大贝叶斯因子为 56±1 （ 1σ 不确定度）更偏向两个基本模式而非一个。主导的模式是 l=m=2 的谐波，次主导的模式是 l=m=3 的谐波。二者振幅之比也可算得，为 

 。作者也得到最终黑洞红移后的质量与无量纲自旋分别为 

 与 

 。作者发现最终黑洞与无毛定理相一致且将次主导模式的频率在小数部分对广义相对论的偏离约束到： 

 。

Multimode Quasinormal Spectrum from a Perturbed Black Hole

Collin D. Capano, Miriam Cabero and et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 221402 (2023)

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对任意给定探测器网络及曝光时间，甚至在可以忽略仪器噪声的理想极限下，随机引力波背景的各向同性部分的内在时间变化将导出对 SGWB 的各向异性探测精度的限制。作者在本文中介绍了这一限制的计算方法并将之应用在三个现有或即将部署的陆基探测器上。作者的结果表明：在最理想的情况下， l≤8 的各向异性的个别多极只能测量到约 10 ^-5 到 10 ^-4 量级，在过往 5 年的观测中作为各项同性部分的小量出现。由于灵敏度随观测时间的平方根提高，这对测量宇宙学起源的 SGWB 的各向异性提出了严峻的挑战，甚至在仪器噪声可以任意低的极限下，这一问题依然存在。

Intrinsic Limits on the Detection of the Anisotropies of the Stochastic Gravitational Wave Background

Giorgio Mentasti, Carlo R. Contaldi, and Marco Peloso

Phys. Rev. Lett. 131, 221403 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.221403

将一个系统推向非平衡状态丰富了自发对称性破缺的范式，这可能不仅在空间上，而且在时间上发生。时间和空间对称性之间的相互作用，以及其他内部自由度的对称性，可以产生新的非平衡物质相。在本文中，作者采用全息方法研究了一个受驱动 - 耗散的超流模型，并揭示了一个同时破坏时间平移、空间平移和内部 U(1) 对称性的时空超固态（ STS ）相的存在。全息方法自然包括有限温度效应，这使得作者能够探索这个模型的复杂相图，并且通过提高温度，观察到从 STS 相到同步超流相，最终到普通流体相的非平衡相变级联。

Holographic Dissipative Spacetime Supersolids

Peng Yang, Matteo Baggioli, Zi Cai, Yu Tian, and Hongbao Zhang

Phys. Rev. Lett. 131, 221601 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.221601

延伸阅读 —— 在热库中生成的时空超晶体：一种新奇的非平衡量子物态

利用全息对偶，作者研究了有限温度对四重量子涡旋不稳定性和分裂模式的影响，首次在此背景下进行了分析。通过线性稳定性分析，作者揭示了两个连续动力学转变的发生。在特定的低温下，主导不稳定模式从双重旋转对称模式转变为三重旋转对称模式，随后在较高温度下从三重旋转对称模式转变为四重旋转对称模式。随着温度的升高，作者还观察到五重和六重旋转对称不稳定模式依次被激发。通过全非线性数值模拟，作者进一步证明了这两个新颖的动力学转变以及温度诱导的五重和六重旋转对称模式的不稳定性，可通过观察其产生的不同分裂模式来鉴别，这为在冷原子气体中进行实验验证提供了一个有前景的途径。

Heating Up Quadruply Quantized Vortices: Splitting Patterns and Dynamical Transitions

Shanquan Lan, Xin Li, Yu Tian, Peng Yang, and Hongbao Zhang

Phys. Rev. Lett. 131, 221602 (2023)

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延伸阅读 —— 量子化涡旋的分裂：新的分裂模式及其动力学转变

Using an 185-kg NaI[Tl] array, COHERENT has measured the inclusive electron-neutrino charged-current cross section on  

  with pion decay-at-rest neutrinos produced by the Spallation Neutron Source at Oak Ridge National Laboratory. Iodine is one the heaviest targets for which low-energy ( ≤ 50 MeV ) inelastic neutrino-nucleus processes have been measured, and this is the first measurement of its inclusive cross section. After a five-year detector exposure, COHERENT reports a flux-averaged cross section for electron neutrinos of  

  . This corresponds to a value that is ∼ 41 % lower than predicted using the MARLEY event generator with a measured Gamow-Teller strength distribution. In addition, the observed visible spectrum from charged-current scattering on  

  has been measured between 10 and 55 MeV, and the exclusive zero-neutron and one-or-more-neutron emission cross sections are measured to be  

   and  

  , respectively.

Measurement of Electron-Neutrino Charged-Current Cross Sections on  

  with the COHERENT NaI ν E Detector

P. An et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 221801 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.221801

作者提出一种有着完整镜像世界的理论来解决强 CP 问题。宇称（ P ）将整个标准模型与其镜像备份交换。作者得到了两个新的质量标度的边界：一个 v’ 是宇称和镜像电弱对称性自发破缺的标度，另一个 v ₃ 是色群破缺到对角化的强相互作用的标度。即便 v ₃ ≪ v ′ ，强 CP 问题也可以解决，在 v ₃ 标度的重的带色态在 LHC 或者将来的对撞机上可以被探测。进一步地，作者论证了在三圈水平 P 破坏会对 QCD θ 角有贡献，可以忽略不计。对 v ₃ 对称破坏可以是动力学的，从而不用引入额外的等级问题。

Colorful Mirror Solution to the Strong CP Problem

Quentin Bonnefoy, et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 221802 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.221802

双幻核 ⁷⁸ Ni 附近的同质异能态能够为 Z = 28 和 N = 50 双闭壳附近的壳演化和形状共存提供重要信息。 L. Nies 等人分别利用基于 JYFLTRAP 双潘宁阱以及 ISOLTRAP 多反射飞行时间质谱仪的独立高精度质量测量，测得了 ⁷⁹ Zn 中自旋宇称为 1/2 ⁺ 的同质异能态的激发能量。他们明确地给出 1/2 ⁺ 同质异能态的能量为 942(10) keV ，比能量为 983(3) keV 的 5/2 ⁺ 态的能量稍微低一点。他们将结合了离散非正交壳模型计算的先进壳模型对角化方法，首次应用于解释形状共存，发现 ⁷⁹ Zn 中存在与其他 N = 49 同中子素类似的低激发形变闯入态。他们将 ⁷⁹ Zn 中的 1/2 ⁺ 同质异能态解释为低激发形变结构的带首，该形变结构与 ⁸⁰ Zn 中所预测的低激发形变带类似，同时指出在 ^79,80 Zn 中，存在和 ⁷⁸ Ni 类似的形状共存现象。他们的结果为核素图上这一关键核区内存在形状共存的预言提供了有力的证据。

Further Evidence for Shape Coexistence in ⁷⁹ Zn ^m near Doubly Magic ⁷⁸ Ni

L. Nies et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 222503 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.222503

O. Azzolini 等人报道了全局 CUPID-0 本底模型给出的结果，该模型结合了 ⁸² Se 总曝光量为 8.82 kg× yr 的两次测量中获得的数据。他们以更高的精度鉴别出能量 3 MeV 以内（在该能量范围内，有望观测到 ⁸² Se 和 ¹⁰⁰ Mo 的无中微子双贝塔衰变）的本底源，这为下一代 CUPID 实验的本底预估提供了更坚实的基础。基于出色的数据重建，他们以迄今为止最好的精度给出了 ⁸² Se 两中微子双贝塔衰变的半衰期，其值为 T ^{2 ν} _1/2 = [8.69 ± 0.05(stat) ^+0.09 _-0.06 (syst)]× 10 ¹⁹ 年。

Measurement of the 2 νββ Decay Half-Life of ⁸² Se with the Global CUPID-0 Background Model

O. Azzolini et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 222501 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.222501

[ 编辑推荐 ] 铝原子核电荷半径的测量探究了仅有三代夸克的假设。

Plattner 等人利用共线激光谱学，研究了 ²⁶ Al 的同质异能态（ ^{26 m} Al ）。从原子跃迁 3 s ² 3 p ² P ^o _3/2 →3 s ² 4 s ² S _1/2 中测量了 ²⁷ Al 的同位素漂移，使得他们可以从实验上确定 ^{26 m} Al 的原子核电荷半径，其值为 R _c = 3.130(15) fm 。该结果与计算 ^{26 m} Al 超允许 β 衰变中同位旋对称性破缺关联所采用的外推值不同（显著性为 4.5 个标准差）。基于该结果得到的修正的 Ft 值（对于估计 Cabibbo-Kobayashi-Maskawa 的矩阵元 V _ud 非常重要）为 3071.4(1.0) 秒，与原有结果的差别为 1 个标准差。

Nuclear Charge Radius of ^{26 m} Al and Its Implication for V _ud in the Quark Mixing Matrix

P. Plattner et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 222502 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.222502

因为在不同价态下可获得广泛的电子跃迁，所以高价离子 (HCIs) 为研究下一代时钟提供了许多机会。极紫外频率梳的发展使得在 HCIs 中寻找基于较短波长的时钟跃迁成为可能。然而，如果没有时钟状态能量的初始知识，这些窄跃迁很难用激光探测。在这篇论文中，作者对类铌 Pb ⁴¹⁺ 中可用作时钟态的长寿命电子态进行了实验观察和理论计算。使用质谱仪 PENTATRAP ，直接测定亚稳态激发能对应于 31.2(8) eV 的质量差，成为迄今为止最精确的相对质量测定之一，相对不确定度为 4×10 ⁻¹² 。实验结果在 1σ 范围内与两个部分不同的第一性原理多构型狄拉克 - 哈特里 - 福克方法计算结果一致，分别为 31.68(13) eV 和 31.76(35) eV 。计算出的寿命为 26.5(5.3) 天，从亚稳态到基态跃迁的品质因子为 1.1×10 ²³ ，允许构建分数频率不稳定性小于 10 ⁻¹⁹ /√τ 的 HCI 钟。

Observation of a Low-Lying Metastable Electronic State in Highly Charged Lead by Penning-Trap Mass Spectrometry

Kathrin Kromer, et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 223002 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.223002

跃变，即中子星的旋转加快事件，可揭示亚核密度下核物质的特性，因而倍受关注。作者利用中子星和偶极超固体之间的类比，用数值方法研究了涡旋解除钉扎引起的跃变机制。作者探索了跃变期间的涡旋和晶体动力学及其对超固体质量的依赖，这为从中子星的不同径向深度研究跃变提供了工具。对比作者的理论和中子星观测，作者的工作将为从地球上对恒星天体进行量子模拟开辟新的途径。

Glitches in Rotating Supersolids

Elena Poli, et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 223401 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.223401

内部有对称破缺的材料可以通过真空电磁涨落将对称破缺传递到附近区域。在这里，作者显示宇称对称性破缺材料附近的真空量子涨落可以诱导手性分子依赖于手性的光谱移动，导致化学反应过程有利于产生一种手性而不是另一种。作者计算了具体的例子，并用实验上可实现的参数评估手性产率，突显了利用真空量子涨落的对称破缺选择手性的前景。

Vacuum-Induced Symmetry Breaking of Chiral Enantiomer Formation in Chemical Reactions

Yanzhe Ke, et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 223601 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.223601

通过采用一阶干涉，相干光学雷达 (light detection and ranging ， LIDAR) 在测量远程物体的距离方面提供了卓越的灵敏度和精度。然而，相干光学雷达的测距能力主要受到由光谱带宽决定的光源相干时间的限制。在这里，作者引入相干双光子光学雷达，消除了相干光学雷达受到的相干时间造成的距离限制。作者的方案利用热光的双光子干涉这一反直觉现象，其中二阶干涉条纹不受由光谱带宽决定的光源短相干时间的影响。将这一特性与热光的横向双光子干涉相结合，作者演示了在不依赖于时域干涉条纹的情况下超越相干时间的距离范围。此外，作者还证明相干双光子光学雷达方案对湍流和环境噪声具有鲁棒性。这项工作开辟了双光子关联在经典光中的新应用。

Coherent Two-Photon LIDAR with Incoherent Light

Chung-Hyun Lee, et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 223602 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.223602

[ 编辑推荐 ] 基于 Autler-Townes 效应的新方法可以测量俘获离子在声子数基矢中的运动状态。

作者提出了开展单次测量声子数基矢中运动状态的方法。该技术可以应用于至少具有三个非简并能级的系统，这些能级可以与线性量子谐振子耦合。该方法依赖于探测 Autler-Townes 分裂，该分裂在声子数变化跃迁是强耦合时出现。作者用单个俘获离子演示了这种方法，表明这种方法可以用非擦除方式来制备声子数态。作者还展示了如何用 Autler-Townes 分裂来测量声子数分布。

Single-Shot Measurements of Phonon Number States Using the Autler-Townes Effect

Marion Mallweger, et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 223603 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.223603

压缩对应用许多量子技术和理解量子物理学至关重要。在这里，作者展示了新型的稳态压缩，可以在封闭和开放的量子拉比模型以及狄克模型中产生。为此，作者消除了实际造成抽象谐振子的自旋动力学，该谐振子的本征态相对于非相互作用谐振子被压缩。通过驱动系统，作者生成的压缩具有独特性质，不确定性和压缩动力学与时间无关。这种压缩可能在连续规避反作用测量中找到应用，应该已经在光力学系统和库伦晶体中被观察到。

Unique Steady-State Squeezing in a Driven Quantum Rabi Model

Karol Gietka, et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 223604 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.223604

作者提出在晶格模型中实现零模式的方法，该方法不依赖于块体的任何对称性或拓扑结构，对于任何类型和强度的块体无序都是鲁棒的。这种无对称零模式（ SFZMs ）是通过将具有零模式的单个位点或小团簇附着到块体上，以充当扩展到整个晶格的 “ 核 ” 而形成。作者确定了该边界与体相之间耦合的要求，这表明该方法本质上是非厄米的。然后，作者提供了几个具有任意或结构化的块体示例，在块相连续体中形成光谱嵌入零模式、中带隙零模式、乃至恢复耦合或无序移位拓扑角态的 “ 零态 ” 。重点研究使用光子晶体的可行实现方案后作者显示，当光学增益被施加到边界时，所产生的 SFZM 可以被视为单个激光模式。

Robust Zero Modes in Non-Hermitian Systems without Global Symmetries

Jose D. H. Rivero, et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 223801 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.223801

对称性在凝聚态物理中无处不在，在形成不同物态中起重要作用。非线性光物质相互作用作为相干探测方式，可解析对称性和对称破缺，这是通过其与选择定则之间的联系来实现的。在极端非线性区域，高次谐波产生 (HHG) 光谱学提供了独特的光谱学方法来研究这一联系，可以极为灵敏地探测晶体的空间性质，同时为研究 XUV 区间的选择定则开辟新路径。在本文中，作者采用多色强激光场驱动，建立一套先进 HHG 偏振测量方案，以观测固体的结构对称性及其与 HHG 选择定则的相互影响。通过控制晶体对称性，作者解析了与 HHG 光谱中新光谱特征相关的重要偏振态。作者的方案为解析量子材料的对称性和凝聚态系统中的超快光驱动的对称性提供了新契机。

Revealing the Interplay between Strong Field Selection Rules and Crystal Symmetries

Ayelet J. Uzan-Narovlansky, et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 223802 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.223802

我们展示了在空气中垂直注入并具有完全发展的出口速度剖面的细长液体射流，在粘性力远小于重力的常见情况下具有一种通用形状。理想流体带有旋度理论提供了一个解析解，在可忽略的表面张力下，预测 Rj(Z) = [ (1 + Z / 4) ^1/2 - (Z / 4) ^1/2 ] ^1/2 ，其中 Rj 是射流半径与喷射器半径的比值， Z 是垂直距离与重力长度 lg = uo ² / 2g 的比值， uo 是喷射器出口处的平均速度， g 是重力加速度。与马里奥特定律（ Mariotte’s law ），即 Rj = (1 + Z) ^-1/4 不同，先前使用长喷射器的实验结果几乎完美地符合这个新解。

（邱仲普）

Universal Free-Fall Law for Liquid Jets under Fully Developed Injection Conditions

M. Beneitez, D. Moreno-Boza, and A. Sevilla

Phys. Rev. Lett. 131, 224001 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.224001

[Featured in Physics] The onset time for “viscous fingering”—an instability that can occur at a gas–liquid boundary—depends on the compressibility of the gas, offering a way to control the behavior.

使用气体从 Hele-Shaw 细胞中驱动液体会导致经典的粘性手指现象。抑制手指形成的策略受到了大量关注。对于不可压缩气体的稳定注入，手指的强度由毛细数 Ca 控制。在这里，我们展示了气体压缩导致了一个主要由无量纲压缩性数控制的不稳定注入率。在高 Ca 下，增加无量纲压缩性数系统性地延迟了指进现象（ fingering ）出现的时刻，突出了压缩性作为一个被忽视但基本的气体驱动指进现象（ fingering ）的方面。

（邱仲普）

Gas Compression Systematically Delays the Onset of Viscous Fingering

Liam C. Morrow, Callum Cuttle, and Christopher W. MacMinn

Phys. Rev. Lett. 131, 224002 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.224002

二维湍流通过在大尺度上积累能量的过程自我组织，形成了一种称为凝聚态的连贯流动。我们在具有局部动力学的模型中研究了凝聚态，即首次观察到的大尺度准地转流（ quasigeostrophic ）方程。我们获得了平均流动和二点二阶相关函数的解析结果，并通过数值方法验证了这些结果。凝聚态状态需要宇称 - 时间反演对称性（ PT 对称性（ PT symmetry, Parity-Time symmetry ））的破坏。我们展示了在这种对称性下，偶数和奇数的不同通用机制。我们发现，模型的局部性印记在小尺度动力学中，而凝聚态在空间上限制了这些动力学。

（邱仲普）

Two-Dimensional Turbulence with Local Interactions: Statistics of the Condensate

Anton Svirsky, Corentin Herbert, and Anna Frishman

Phys. Rev. Lett. 131, 224003 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.224003

Deepak Sharma 等人通过实验和数值模拟证明，在特定条件下，库仑排斥作用有助于抑制静电离子束阱中射频驱动离子束的发射度增长。当存在非线性相互作用时，其潜在机制可以通过离子运动的同步来解释。这种令人惊讶的效应有助于改善离子的相空间操纵以及存储环和加速器中的束流控制，并且可以应用于其他具有周期势的多体相互作用系统。

（刘泰齐）

Ion-Ion Interaction Induced Nondispersive Dynamics in an Electrostatic Ion Beam Trap

Deepak Sharma, et al .

Phys. Rev. Lett. 131, 225001 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.225001

Zheng Gong 等人通过 PIC 模拟研究了相对论无碰撞激波 (RCS) 开始时逆流等离子体界面附近的瞬态电子动力学行为。研究确定了漂移电场引起的弹弓状注入过程，该电场来源于向后运动电子的流动焦点，这与众所周知的随机加速不同。流动焦点标志着等离子体从湍流前的层流运动到混沌湍流的动力学转变。研究发现弹弓加速中的电子动力学行为与光子发射特征之间存在特征相关性。特别是，来自 RCS 的积分辐射表现出光子偏振度对光子能量的反直觉非单调依赖性，这源于弹弓注入电子辐射的相对高能光子的偏振退化。研究结果证明了光子偏振作为探索与地球等离子体和天体物理场景相关的 RCS 中复杂瞬态动力学行为的重要信息源的潜力。

（刘泰齐）

Electron Slingshot Acceleration in Relativistic Preturbulent Shocks Explored via Emitted Photon Polarization

Zheng Gong, et al .

Phys. Rev. Lett. 131, 225101 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.225101

将一种新的多航天器技术应用于地球磁鞘中的磁层多尺度任务数据，能够根据完整的 Yaglom 方程评估能量级联率。该方法与现有方法的不同之处在于： (i) 其本质上是三维的； (ii) 可从单一数据流中提供具有统计意义的大量估计值； (iii) 可使湍流等离子体中的能量通量可视化。这种新的“滞后多面体导数系综”技术利用了滞后空间中的四面体系综，并建立了 curlometerlike 算法。

（张业民）

Three-Dimensional Energy Transfer in Space Plasma Turbulence from Multipoint Measurement

Francesco Pecora, et al .

Phys. Rev. Lett. 131, 225201 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.225201

理解强关联量子材料，如高 T _c 超导体、铁基超导体和转角双层石墨烯，仍然是凝聚态物理中一个突出的挑战。使用提供轨道自由度的特定光学晶格中的超冷原子进行量子模拟，是为这一问题提供新见解的有力工具。本文中作者报告了一个非常规的玻色 - 爱因斯坦凝聚的实验实现了 ⁸⁷ Rb 原子在三角形光学晶格中聚集简并的 p 轨道，并表现出非常长的相干时间。利用飞行时间光谱，作者观察到这种状态自发地打破了旋转对称性，其动量谱符合理论预测，奇异条纹和环电流序共存。就像某些紧密相关的电子系统一样，如高 T _c 铜基超导、转角双层石墨烯和最近在笼目超导 AV ₃ Sb ₅ （ A=K,Rb,Cs ）中发现的手性密度波态，新证明的量子态尽管具有明显不同的能量尺度和玻色子量子统计，但在超低温下表现出多重对称破缺。这些发现有可能增强我们对控制这些复杂量子材料的基本物理学的理解。

（刘瑞）

Evidence for Quantum Stripe Ordering in a Triangular Optical Lattice

X. Q. Wang, G. Q. Luo et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 226001 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.226001

在许多自然和工业应用中，控制宏观摩擦是至关重要的，涉及的范围从地震预测到半导体器件的微型化。然而，由于纳米尺度和宏观摩擦之间的未知关系，预测和操纵摩擦现象仍然是一个挑战。在这里，作者通过实验证明，在多凹面硅对硅界面上的干摩擦主要由界面硅氧烷（ Si─O─Si ）键的形成所主导，其密度可以通过将经过等离子体清洗的硅表面暴露于干氮气来精确调控。作者的结果展示了如何利用键密度来定量理解和控制宏观摩擦。作者的发现在分子尺度上发生粘附的同时，与工业和自然摩擦学挑战的关键宏观参数 —— 摩擦系数之间建立了独特的联系。

（郭维安）

Controlling Macroscopic Friction through Interfacial Siloxane Bonding

Liang Peng, Chao-Chun Hsu, et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 226201 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.226201

周期晶格上的波函数通常由布洛赫能带理论描述。除了由动量矢量标记的阿贝尔布洛赫态之外，双曲晶格还支持迄今为止难以进行解析处理的非阿贝尔布洛赫态。通过利用固体物理中超胞和区域折叠的概念，作者设计了一种系统构造非阿贝尔布洛赫态的方法。该方法将阿贝尔能带理论应用于超胞序列，这些超胞是对较小单元的对称集合进行递归构建的，能够快速收敛地计算出无间隙和有间隙紧束缚模型的体系谱和本征态。作者的超胞方法提供了一种有效逼近热力学极限的手段，并标志着双曲晶格完整能带论特性的关键步骤。

（毛慧灿）

Non-Abelian Hyperbolic Band Theory from Supercells

Patrick M. Lenggenhager et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 226401 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.226401

[ 编辑推荐 ] 化学势测量与理论计算相结合，揭示了单层石墨烯中多电子气泡态之间的密度调控相变。

在高磁场下，有效库仑相互作用的不同形式丰富了二维电子系统相图，这些不同形式强烈依赖于朗道能级指数。虽然低朗道能级中占主导地位的分数量子霍尔态已经在各种二维系统中进行了实验探索，但对于电子固体的研究工作较少，这是因为它们具有微妙的输运特征并对杂质极其敏感。作者使用化学势测量来绘制单层石墨烯中 N=2 、 N=3 和 N=4 朗道能级上电子固态的相图。文章的数据与理论计算之间的直接比较揭示了在 N = 2 、 3 和 4 朗道能级中，电子气泡相之间的密度调谐相变级联，分别达到两个、三个或四个电子。有限温度测量结果与 T≈1K 时固体的熔化一致。

（彭怡然）

Cascade of Multielectron Bubble Phases in Monolayer Graphene at High Landau Level Filling

Fangyuan Yang, Ruiheng Bai et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 226501 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.226501

作者提供的证据表明，当底层系统由 1+1 维 CFT 描述时，无限系统矩阵乘积态模拟中局域有效哈密顿量的能谱和转移算符在全局重标度因子下是相同的，即系统的光速。作者基于路径积分的观点为这种对应关系提供了论据。这一观测结果在实践中对光速带来了非常精确的估计，在可用的情况下以高精度证实了精确的结果，也使作者能够以前所未有的精度最终确定半整数自旋 S>1/2 的不可积临界 SU(2) 海森堡链的光速。作者还表明，相同技术应用于掺杂 Hubbard 梯，为一系列掺杂提供了高度准确的速度。结合压缩率的测量，作者提出了掺杂 Hubbard 梯的 Luther-Emery 区域中 Luttinger 液体参数的新结果，优于基于实空间关联函数拟合的早期方法。

（郑鹏宇）

Extracting the Speed of Light from Matrix Product States

Alexander A. Eberharter et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 226502 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.226502

[ 编辑推荐 ] 对 UTe ₂ 单晶的高场核磁共振测量表明，在 15 特斯拉以上，纵向自旋涨落增强，在 35 特斯拉的场致变磁转变附近出现发散。

作者对 ¹²⁵ Te 核磁共振弛豫的测量表明，在 µ ₀ H* ~ 15 T 以上，电子自旋涨落增强，导致它们在 µ ₀ H _m ~ 35 T 的变磁转变附近发散，当沿着晶体 b 轴施加磁场 (H) 时出现场增强超导性。核磁共振数据证明这些涨落主要是纵向的，这为理解 H ∥ b 时特殊的超导相图提供了关键，其中这种涨落增强了配对相互作用。

（杨颖）

Longitudinal Spin Fluctuations Driving Field-Reinforced Superconductivity in UTe ₂

Y. Tokunaga et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 226503 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.226503

[ 编辑推荐 ] 在新一代高质量的溶剂生长单晶上进行的介子自旋弛豫测量表明 UTe ₂ 不会破坏时间反演对称性。

作者利用零场介子自旋弛豫（ μSR ）研究了奇宇称候选超导体 UTe ₂ 块体熔盐熔剂（ MSF ）生长单晶的低温局域磁学性质。与以往化学气相输运法生长 UTe ₂ 单晶的 μSR 研究相比，作者没有发现磁团簇或电子矩涨落慢到足以引起零场 μSR 不对称谱的明显弛豫的证据。因此，作者对 msf 生长的单晶的测量排除了自发磁场的产生，如果 UTe ₂ 的超导态打破了时间反转对称性，那么在杂质或晶格缺陷附近会产生自发磁场。这个结果表明 UTe ₂ 可以由单分量超导序参量表征。

（刘瑞）

Absence of Spontaneous Magnetic Fields due to Time-Reversal Symmetry Breaking in Bulk Superconducting UTe ₂

N. Azari, M. Yakovlev et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 226504 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.226504

对于具有平带能量分散关系的玻色子，凝聚可以出现在不同的对称扇区。在这里，作者考虑了具有 π- 通量跳跃的笼目晶格中的玻色子，在平均场相互作用下，凝聚体在 Γ 点和 K 点具有简并态。作者分析了两个凝聚体上方的激发，并发现了明显不同的性质：对于 K 点凝聚体， Bogoliubov-de Gennes （ BdG ）哈密顿量具有破缺粒子 - 空穴对称性，并展现了拓扑平凡的准粒子能带结构。然而，能带平坦性在破缺 Γ 点凝聚体的 BdG 哈密顿量的时间反演对称性方面起着关键作用。因此，其准粒子能带结构展现出非平凡的拓扑性，其特征是非零的陈数和边界态的存在。尽管量子涨落在能量上更有利于 K 点凝聚体，但 Γ 点凝聚体的有趣性质在存在各向异性跳跃时变得相关。在扩展的 Bose-Hubbard 相互作用存在时， Γ 点凝聚体的拓扑性质变得更加丰富。作者发现存在一个拓扑相变，进入一个具有高陈数的拓扑凝聚体，并对这种激发的实现和检测进行了评论。

（郭维安）

Topological Bogoliubov Quasiparticles from Bose-Einstein Condensate in a Flat Band System

Zahra Jalali-mola, Tobias Grass et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 226601 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.226601

[ 编辑推荐 ] 一个最简模型表明，不同的磁配置导致电极化，而这是源自于系统的非平凡 Berry 相位，而无需考虑自旋轨道耦合。

作者提供了一个能够解释某些材料多铁性的模型。该模型是基于非相对论量子力学中耦合的自由电子和自旋磁矩。磁场和电场自由度之间的协同作用，在深层的量子力学水平上转化为多铁现象，这是由贝利相和极化的量子理论所引发的。作者的结果突出了多铁序参数的几何性质，自然地导致了具有巨大技术潜力的磁电畴壁。

（毛慧灿）

Model for Nonrelativistic Topological Multiferroic Matter

Guidobeth Saez et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 226801 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.226801

HfO ₂ 基的铁电薄膜在铁电器件应用方面具有很大潜力。预测极化的最终大小并理解其开关机制对实现这些器件的最佳性能至关重要。本文采用广义固态变量单元过渡态方法来预测 (Hf, Zr) O ₂ 铁电材料中与畴壁运动相关的开关路径。研究发现，在极化反转路径中，三重配位 O 原子穿过由 Hf/Zr 原子平面定义的名义上的晶胞边界，这在能量上比传统路径更有利，而传统路径中氧原子并不会经过这些平面。这一发现意味着 HfO ₂ 及其衍生物在正交 Pca21 相中的极化取向与通常假设相反，预测自发极化大小约为 70μC/cm ² 左右，比常见值大几乎 50% ，表明本征纵向压电系数为正，并表明铁电畴的生长响应于施加的电场，在结构上与通常预期的相反。这些结果为深入理解 HfO ₂ 基的铁电材料提供了重要见解。

（彭怡然）

Unconventional Polarization-Switching Mechanism in (Hf, Zr)O ₂ Ferroelectrics and Its Implications

Yao Wu, Yuke Zhang et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 226802 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.226802

作者描述了光学激发的过渡金属 β- 钨的电子响应在几飞秒时间分辨率下的超快转变。响应从费米能级附近的激发载流子布居的态填充占主导地位的状态向载流子在外部 d 轨道上的局域化移动。这与之前使用超快元素特异性核能级光谱的测量形成对比，该测量是通过对过渡金属（如钛）和过渡金属二硫化物 MoTe ₂ 和 MoSe ₂ 中的过渡金属原子周围的阿秒瞬态吸收光谱实现的。 β- 钨的这种令人惊讶的不同的动力学响应可以通过考虑几个飞秒时间尺度上的电子 - 电子动力学和较慢的电子 - 声子热化动力学来解释。

（郑鹏宇）

Ultrafast Transition from State-Blocking Dynamics to Electron Localization in Transition Metal β-Tungsten

E. W. de Vos et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 226901 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.226901

随机游走的平均首次通过时间（ MFPT ）是表征无序介质动力学过程的一个关键量。在嵌入欧几里得空间的随机分形中， MFPT 服从随着源和目标点之间的距离以通用指数缩放的幂律。 Chun 等人发现 MFPT 的标度定律不仅取决于源和目标之间的距离，还由它们的位置决定。一个位点在首次通过过程中的作用由随机游走中心性量化。研究表明，被称为枢纽的随机游走中心性最高的位置干预了首次通过过程，从出发点到目标点的 MFPT 由直接路径和绕道经过枢纽的间接路径之间的竞争决定。因此， MFPT 显示出了直接路径占主导的短距离机制和间接路径占主导的长距离机制之间的交叉标度。这两种机制具有不同标度指数的幂律特征。作者通过对二维方格中临界渗流团簇上 MFPT 的大量数值计算，证实了交叉标度行为。

（张鑫洁）

Heterogeneous Mean First-Passage Time Scaling in Fractal Media

Hyun-Myung Chun et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 227101 (2023)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.227101

中心自旋系统是氮空穴中心和量子点的典型模型，其中中心自旋被挑出并与多个浴自旋产生非局部相互作用，表现出复杂的涌现动力学和静止现象。尽管这些相互作用具有集体属性，但在很大程度上仍不为人所知。 Carollo 等人推导出了开放量子中心自旋系统突发行为的精确结果。后者主要取决于相互作用强度与浴大小的比例。对于浴大小的平方根为倒数的标度（典型的一对多相互作用），系统在热力学极限下表现为开放量子 Jaynes-Cummings 模型，其玻色模式编码了浴自旋的量子涨落。在这种情况下，非高斯相关性是动态生成的并保持平稳。对于浴大小为倒数的标度，涌现动力学不再是平均场型。本文提供了对中心自旋系统不同动力学机制的基本理解，以及有效探索其非平衡行为的简单理论。

（张鑫洁）

Non-Gaussian Dynamics of Quantum Fluctuations and Mean-Field Limit in Open Quantum Central Spin Systems

Federico Carollo

Phys. Rev. Lett. 131, 227102 (2023)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.227102

混沌映射中特定的初始条件是引起非典型轨迹相关的动力学涨落或罕见事件的重要因素，因为它们可能导致相空间中的稳定域，否则会表现出异常行为。由于系统的混沌性，找到这样的初始条件仍是一项艰巨的挑战。 Gutiérrez 等人提出了一个构建有效映射的框架，其自然不变度量是根据给定原始映射的一般轨迹可观测量的统计设计，对混沌映射的罕见事件的研究达到了与近期对各种类型随机系统的研究相当的发展水平。通过平衡不动点和周期轨道的不稳定性以及涉及有限时间李雅普诺夫指数的动力学相变的特征的例子验证了该方法的有效性。

（勾俊博）

Finding the Effective Dynamics to Make Rare Events Typical in Chaotic Maps

Ricardo Gutiérrez et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 227201 (2023)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.227201

[ 编辑推荐 ] 非凸过参数化神经网络模型的解以测地线方式连接成星形几何形状。

神经网络景观的经验研究表明，低能量构型经常出现在复杂的连接结构中，在这些构型中可以构建远距离解对之间的零能量路径。 Annesi 等人以典型的非凸神经网络模型（即球面负感知机）为例，通过高维球面上的最小长度路径表征其解空间的连通性。作者引入了一种计算单形中能量势垒的通用解析法，该方法从平衡中采样顶点构型。研究表明，低约束密度情况下，解的域呈星形几何状，几乎所有解都通过零能量路径测地连接到非典型高裕度解的子集，该子集被称之为 “ 核 ” ，其嵌套在解流形的最大测地凸分量的核心中。作者解析地描述了解的连通空间的组织，并给出了较大的约束密度下，上述简单测地线连通性被破坏的相变数值证据 。

（张鑫洁）

Star-Shaped Space of Solutions of the Spherical Negative Perceptron

Brandon Livio Annesi et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 227301 (2023)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.227301

[编辑推荐]聚合物材料的抗裂性是通过一个新的模型来解释的，该模型包含了一个可拉伸的聚合物链网络。

将聚合物网络断裂与分子水平的链断裂联系起来仍然是一个难题。虽然 Lake - Thomas 模型预测聚合物网络的本征断裂能是破坏一层链的能量，但它低估了最近的实验值 1 ~ 2 个数量级。 Deng 等人通过对具有不同缺陷、分散性、拓扑结构和长度的二维和三维网络的实验和模拟表明，聚合物网络的本征断裂能来自于远离裂纹尖端的弛豫链的非局部能量耗散。他们的发现不仅为聚合物网络断裂提供了物理见解，而且为坚韧的建筑用材料提供了设计原则。

（张一鸣）

Nonlocal Intrinsic Fracture Energy of Polymerlike Networks

Bolei Deng et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 228102 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.228102

滑动起电——由滑动的水滴自发电荷分离——可以导致 1 千伏左右的静电电位，并大大改变水滴运动。为了解滑动起电对运动液滴接触角的影响， Xiaomei Li 等人分析了水滴在倾斜的绝缘表面、接地表面和接地板上滑动的动态接触角。在不同盐浓度下观察到的动态接触角的减小归因于两种影响：水滴充电引起的接触角的电毛细减小和表面充电引起的固体自由表面能的变化。

（张一鸣）

Surface Charge Deposition by Moving Drops Reduces Contact Angles

Xiaomei Li et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 228201 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.228201

M. Ditte 等人开发了一种量子嵌入方法，能够准确高效地处理分子与环境之间的相互作用，并明确地包括多体相关性。该分子由经典原子核和量子电子组成，而环境则通过带电量子谐振子进行建模。他们还构建了一个广义哈密顿量，并为完全相互作用的分子 - 环境系统的相关基态引入了变分假设。该波函数通过变分蒙特卡罗方法进行优化，随后通过扩散蒙特卡罗方法估计基态能量。他们所提出的方案允许对分子与环境之间的静电、极化和色散相互作用进行明确的多体处理。他们还研究了苯衍生物的溶解能和激发能，与显式从头计算和实验结果取得了极好的一致性。  

（吴雨轩）

Molecules in Environments: Toward Systematic Quantum Embedding of Electrons and Drude Oscillators

Matej Ditte, et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 228001 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.228001

Self-assembly of organic molecules represents a fascinating playground to create various liquid crystalline nanostructures. In this Letter, we study layer undulations on micrometer scale in smectic A phases for achiral compounds, experimentally demonstrated as regular stripe patterns induced by thermal treatment. Undulations, including their anharmonic properties, are evaluated by means of polarimetric imaging and light diffraction experiments in cells with various thicknesses. The key role in stripe formation is played by high negative values of the thermal expansion coefficient.

Undulations of Smectic A Layers in Achiral Liquid Crystals Manifested as Stripe Textures

Natalia Podoliak, et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 228101 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.228101

端到端退火组装半柔性细丝动力学是细胞骨架结构的关键，但尚未被完全理解。 Sorichetti 等人通过标度理论和模拟分析了这个问题，并揭示了一种情况，即细丝的末端通过弯曲波动找到彼此，而不需要整个细丝扩散。这导致在生理状态下组装的速度大大加快，并有助于理解肌动蛋白和中间丝在伤口愈合和细胞分裂等生物过程中的动力学。

（吴雨轩）

Transverse Fluctuations Control the Assembly of Semiflexible Filaments

Valerio Sorichetti and Martin Lenz

Phys. Rev. Lett. 131, 228401 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.228401

Ridgway 等人研究了活性物质中运动诱导的相分离（ MIPS ），其中细胞通过化学信号或群体感应相互作用。与先前的 MIPS 理论相比，他们的多尺度连续体模型明确说明了信号产生和运动的遗传调控。通过分析和模拟， Ridgway 等人得出了一个新的 MIPS 起始标准，该标准取决于遗传网络的特征。此外，他们确定并表征了一种新型的振荡不稳定性，当细胞内的基因调节在更高的信号浓度下促进运动时，就会发生这种振荡不稳定性。  

（吴雨轩）

Motility-Induced Phase Separation Mediated by Bacterial Quorum Sensing

Wesley J. M. Ridgway, et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 228302 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.228302

Based on a Hamiltonian that incorporates the elastic coupling between a tracer particle and the embedding active viscoelastic biomatter, we derive a generalized non-Markovian Langevin model for the nonequilibrium mechanical tracer response. Our analytical expressions for the frequency-dependent tracer response function and the tracer positional autocorrelation function agree quantitatively with experimental data for red blood cells and actomyosin networks with and without adenosine triphosphate over the entire frequency range and in particular reproduce the low-frequency violation of the fluctuation-dissipation theorem. The viscoelastic power laws, the elastic constants and effective friction coefficients extracted from the experimental data allow straightforward physical interpretation.

Non-Markovian Modeling of Nonequilibrium Fluctuations and Dissipation in Active Viscoelastic Biomatter

Amir Abbasi, et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 228202 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.228202

We study the vertex model for epithelial tissue mechanics extended to include coupling between the cell shapes and tensions in cell-cell junctions. This coupling represents an active force which drives the system out of equilibrium and leads to the formation of nematic order interspersed with prominent, long-lived +1 defects. The defects in the nematic ordering are coupled to the shape of the cell tiling, affecting cell areas and coordinations. This intricate interplay between cell shape, size, and coordination provides a possible mechanism by which tissues could spontaneously develop long-range polarity through local mechanical forces without resorting to long-range chemical patterning.

Shape-Tension Coupling Produces Nematic Order in an Epithelium Vertex Model

Jan Rozman, et al.

Phys. Rev. Lett. 131, 228301 (2023)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.228301