PRL导读-2022年129卷18期

作者提出了一个最小非厄米模型，其中的拓扑非平庸复能谱是由粒子间的相互作用引起的。该模型是一个附加了与密度相关的动力学非厄米规范场的一维链。该模型对于单粒子系统是拓扑平庸的，但是，当系统中有两个或两个以上的粒子时，该模型会表现出带有点能隙的非平庸非厄米拓扑。作者构建了一个与全相互作用模型定量一致的有效双粒子模型来描述有两个粒子时的非平庸拓扑。该模型可以通过调节Hatano-Nelson模型跳跃项的参数来实现。作者提出了一个具体的Floquet协议在原子和光学系统下实现该模型。

（张凡）

Interaction-Induced Non-Hermitian Topological Phases from a Dynamical Gauge Field

W. N. Faugno and T. Ozawa

Phys. Rev. Lett. 129, 180401 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.180401

Time-efficient control schemes for manipulating quantum systems are of great importance in quantum technologies, where environmental forces rapidly degrade the quality of pure states over time. In this Letter, we formulate an approach to time-optimal control that circumvents the boundary-value problem that plagues the quantum brachistochrone equation at the expense of relaxing the form of the control Hamiltonian. In this setting, a coupled system of equations, one for the control Hamiltonian and another one for the duration of the protocol, realizes an ansatz-free approach to quantum control theory. We show how driven systems, in the form of a Landau-Zener type Hamiltonian, can be efficiently maneuvered to speed up a given state transformation in a highly adiabatic manner and with a low energy cost.

Highly Adiabatic Time-Optimal Quantum Driving at Low Energy Cost

L. Garcia, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 180402 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.180402

In the absence of quantum repeaters, quantum communication proved to be nearly impossible across optical fibers longer than ≳ 20 km due to the drop of transmissivity below the critical threshold of 1/2. However, if the signals fed into the fiber are separated by a sufficiently short time interval, memory effects must be taken into account. In this Letter, we show that by properly accounting for these effects it is possible to devise schemes that enable unassisted quantum communication across arbitrarily long optical fibers at a fixed positive qubit transmission rate. We also demonstrate how to achieve entanglement-assisted communication over arbitrarily long distances at a rate of the same order of the maximum achievable in the unassisted noiseless case.

Restoring Quantum Communication Efficiency over High Loss Optical Fibers

F. A. Mele, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 180501 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.180501

作者考虑了涉及识别已知候选物体的被动成像任务，研究了能够识别正确物体的最佳可能精度。当成像系统由光学衍射主导时，他们解析计算了对任意非相干、准单色物体库进行假设检验的量子极限误差界。作者进一步表明，对收集的光进行物体独立的线性光学空间处理精确地实现了这些极限误差率，随着衍射限制更严格，表现出优于空间分辨直接成像的标度。他们将结果应用于示例成像场景，找到了可以物理实现超分辨率物体识别的条件。

（侯迪莎）

Identifying Objects at the Quantum Limit for Superresolution Imaging

M. R. Grace and S. Guha

Phys. Rev. Lett. 129, 180502 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.180502

We propose a universal gate set for quantum computing with all-to-all connectivity and intrinsic robustness to bit-flip errors based on parity encoding. We show that logical controlled phase gate and R_z rotations can be implemented in parity encoding with single-qubit operations. Together with logical R_x rotations, implemented via nearest-neighbor controlled-NOT gates and an R_x rotation, these form a universal gate set. As the controlled phase gate requires only single-qubit rotations, the proposed scheme has advantages for several cornerstone quantum algorithms, e.g., the quantum Fourier transform. We present a method to switch between different encoding variants via partial on-the-fly encoding and decoding.

Universal Parity Quantum Computing

M. Fellner, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 180503 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.180503

控制来自自旋系综的微波发射是几种量子存储协议的要求。在文章中，作者使用一个频率可以通过偏置电流快速调谐的谐振器来展示这种能力。作者将激发存储在一个稀土离子系综里，并通过两种方法按需抑制回波发射( "回声沉默")：(1)在自旋再相过程中(rephasing)使谐振腔失谐，(2)使自旋受到偏置电流本身产生的磁场梯度的影响。作者还表明自旋相干性在沉默过程中得以保留。

（胡坤）

Spin-Echo Silencing Using a Current-Biased Frequency-Tunable Resonator

V. Ranjan, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 180504 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.180504

作者首次研究了具有夸克-强子交叉(QHC)状态方程(EOS)的完全广义相对论双中子星(BNS)合并模拟。与具有纯强子物质或具有一阶夸克-强子相变(1PT)的 EOS 相比，在过渡区域 QHC EOS 显示出声速峰值并因此出现硬化现象。作者研究了硬化现象对合并和合并后引力 (GW) 信号的影响。该研究通过在二元质量范围 2.5 < M/M_⊙< 2.75 的模拟以及贝叶斯推断，提取了不同 EOS 引起的合并后 GW 光谱 (f₂) 的主峰频率出现的特征差异。特别是，该研究获得了如下结论：(i)对于质量较小的双星，由于合并后的最大重子数密度(n_max)保持在核物质密度(n₀)的 3-4 倍以下，QHC 模型在该密度范围导致的 f₂ 低于为基础强子 EOS 计算的值，因此也低于具有 1PT 的 EOS 的值； (ii) 对于更高质量的双星，其中 n_max 可能超过 4-5倍n₀，EOS 模型决定了QHC 模型中的 f₂ 是高于还是低于基础强子模型中的f₂声速峰值的高度。该研究通过比较不同 EOS 和 BNS 质量的 f₂ 值，为如何区分 EOS 高密度端不同类型的夸克动力学提供了重要线索，并且与未来用第三代 GW 探测器进行千赫兹 GW 观测有关。

Merger and Postmerger of Binary Neutron Stars with a Quark-Hadron Crossover Equation of State

Yong-Jia Huang, Luca Baiotti and et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 181101 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.181101

We present a new operational framework for studying “superpositions of spacetimes,” which are of fundamental interest in the development of a theory of quantum gravity. Our approach capitalizes on nonlocal correlations in curved spacetime quantum field theory, allowing us to formulate a metric for spacetime superpositions as well as characterizing the coupling of particle detectors to a quantum field. We apply our approach to analyze the dynamics of a detector (using the Unruh-deWitt model) in a spacetime generated by a Banados-Teitelboim-Zanelli black hole in a superposition of masses. We find that the detector exhibits signatures of quantum-gravitational effects corroborating and extending Bekenstein’s seminal conjecture concerning the quantized mass spectrum of black holes in quantum gravity. Crucially, this result follows directly from our approach, without any additional assumptions about the black hole mass properties.

Quantum Signatures of Black Hole Mass Superpositions

Joshua Foo, Cemile Senem Arabaci and et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 181301 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.181301

成对多粒子态与磁单极幺正性谜团

Pairwise Multiparticle States and the Monopole Unitarity Puzzle

Csaba Csáki, Yuri Shirman, Ofri Telem, and John Terning

Phys. Rev. Lett. 129, 181601 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.181601

Using e⁺e^- annihilation data corresponding to an integrated luminosity of    collected at center-of-mass energies between 4.178 and 4.226 GeV with the BESIII detector, we perform the first amplitude analysis of the decay   and determine the relative branching fractions and phases for intermediate processes. We observe an a₀-like state with mass of 1.817 GeV in its decay to    for the first time. In addition, we measure the ratio    to be   . Finally, we provide a precision measurement of the absolute branching fraction   . 

Observation of an a₀-like State with Mass of 1.817 GeV in the Study of    Decays

M. Ablikim et al. (BESIII Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 129, 182001 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.182001

CLAS 合作组通过将一束能量为5.0 GeV的电子束流入射到氘、碳、铁和铅靶，并利用CLAS探测器，在电子-原子核散射中首次测量了双强子角关联。相对于氘核，处于反向方位角的带电π介子对的核产率表现出强烈抑制，处于周围方位角的带电π介子对的产额没有抑制，而对于不变质量较大的带电π介子对的产额表现出增强，并且这些效应随着核大小的增加而增强。这些数据可以被GIBUU模型定性解释，该模型假设强子在核表面形成，随后在核内部发生多重散射。这些结果表明，角关联的研究可以为阐明强子在原子核内如何形成和相互作用开辟一条新途径。

（肖杨）

Observation of Azimuth-Dependent Suppression of Hadron Pairs in Electron Scattering off Nuclei

S. J. Paul, et al. (CLAS Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 129, 182501 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.182501

P. Müller等人在被磁光阱约束的放射性惰性气体（⁶He）中首次精确测量了β-反冲关联。测量的动机是寻找电弱流的奇特张量型贡献。（他们将奇特张量型贡献）解释为右手中微子的张量流，测量结果为 |CT/CA|²≤0.022（90%置信限，C.L.）。另一方面，对于左手中微子来说，0.007<CT/CA<0.111（90% C.L.）。此次测量的灵敏度主要受限于确定时间响应特性的实验不确定度以及原子云和用于反冲离子探测的微通道板之间的距离。

（肖杨）

β-Nuclear-Recoil Correlation from ⁶He Decay in a Laser Trap

P. Müller, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 182502 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.182502

众所周知，分子可以在中等强度的远非共振激光场中排列，在物理和光学领域有着广泛的应用。作者阐明并描述了分子绝热排列动力学中一个以前未被探索的现象的物理起源，这一现象从根本上讲是有趣的，也具有重要的实际意义。具体地说，绝热排列程度的强度依赖性表现出阈值行为，低于该阈值时分子呈各向同性旋转分布，高于该阈值时，排列迅速达到平稳状态。此外，作者证明了所有线性分子排列的强度和温度依赖性都表现出普适曲线，并导出了描述这些依赖性的解析形式。最后，作者说明了排列阈值通常出现在比非共振电离阈值更低的强度下，这是一个很容易用解析方法说明的数值观察结果。阈值行为归因于在阈值强度下快速关闭的隧穿机制，其中对应于排列分子的两个取向的势阱之间的隧穿变得不可能。分子排列的普遍阈值行为是一个简单的现象，但这在以前没有意识到，并且可以很容易地通过实验来测试。

Alignment Thresholds of Molecules

Joshua E. Szekely and Tamar Seideman

Phys. Rev. Lett. 129, 183201 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.183201

[编辑推荐]所谓的Floquet态的调控为物质波干涉仪带来了近乎完美的原子光学元件—这可以提高这些设备探索新物理的能力。

Floquet调控为设计周期驱动系统的时间演化提供了一种令人信服的方法。作者在锶¹S₀-³P₁跃迁上实现周期性的原子-光耦合以实现Floquet原子光学。这些原子光学器件在光与原子共振之间的宽频率偏移范围内达到99.4%以上的脉冲效率，即使在强驱动下，这种失谐是拉比频率的量级。此外，作者使用Floquet原子光学来补偿大动量转移原子干涉仪中的差分多普勒频移，并实现超过400ℏk的最先进的动量分离。该技术可以应用于任意耦合强度下的任何二能级系统，在相干量子控制中有着广泛的应用。

Atom Interferometry with Floquet Atom Optics

Thomas Wilkason, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 183202 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.183202

脂肪族（CH₂)_n链中包含磁不等价但化学等价的质子自旋对的长寿命态（LLS）可以通过多色自旋锁诱导交叉在n个化学位移处同时施加弱选择性射频场来激发。LLS在整个通过对内单重态的混合和由四个和六个自旋算符的产物组成的LLS的激发形成的脂肪链中是离域的。在模型化合物中测得的T_LLS寿命比T₁长约5倍，并且受到与大分子相互作用的强烈影响。

Polychromatic Excitation of Delocalized Long-Lived Proton Spin States in Aliphatic Chains

Anna Sonnefeld, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 183203 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.183203

作者报道了氦中2p^{2 1}D^e双激发共振附近双光子单电离的光电子角分布的测量，为测试两个光子与两个相关电子的基本非线性相互作用提供基准。这种观察是由汉堡的高重复率自由电子激光器（FLASH）发射的强极紫外脉冲的独特组合实现的，该脉冲在反应显微镜中电离了低温冷却的氦原子射流。强自放大自发辐射自由电子激光脉冲的光谱结构已经在单激发水平上进行了解析，以允许脉冲的后选择，从而提高了光谱分辨率，并引入了一种新的实验方法。测量得到的角分布直接与基于多通道量子缺陷理论和流线型R-矩阵方法的最新理论进行比较。这些结果和实验方法为探索一般情况下少数光子与少数电子的基本相互作用开辟了一条有希望的途径。

Differential Measurement of Electron Ejection after Two-Photon Two-Electron Excitation of Helium

Michael Straub, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 183204 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.183204

作者实验研究了罗丹明6G中的纠缠双光子吸收作为宽带纠缠光子对高通量空间特性的函数。作者首先证明纠缠双光子吸收率对于纠缠对通量衰减类型的关键特征依赖性：当激光泵浦功率衰减时是线性的，当对通量本身经历线性损耗时是二次的。然后，作者进行基于荧光的Z扫描测量，以研究束腰尺寸对纠缠双光子吸收过程的影响，并将其与经典的单光子和双光子吸收进程进行比较。作者证明了纠缠双光子吸收具有类似于经典双光子吸收的束腰依赖性。这一结果为文献中引用的染料纠缠双光子吸收截面的大范围对比值提供了额外的论证。

Spatial Properties of Entangled Two-Photon Absorption

D. Tabakaev, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 183601 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.183601

作者将由N个腔组成的量子拉比环映射到包含XY交换和Dzyaloshinskii-Moriya (DM) 相互作用的有效磁模型中。后者的模拟是由人工磁场诱导的，使用相位调制最近邻腔之间的光子跳跃。这种映射有助于通过竞争磁相互作用的简单论证来描述和理解量子光学模型中的不同相位。对于正方形几何形状（N=4）,丰富的相图显示出三种超辐射相，分别称为铁超辐射相、反铁超辐射相和手征超辐射相。特别地，DM相互作用是手性相的原因，其中序参量的能量简并构型类似于具有不同螺旋度的skyrmion的平面内磁化。在三角形几何形状（N=3）中，反铁超辐射相被抑制，因为几何挫折有助于稳定手性相，即使在DM相互作用的小值下也是如此。奇数和偶数N的手性相在相变附近表现出不同的缩放行为。这两个系统的等效性为在少体量子光学平台中模拟手性磁性以及利用从另一个系统获得的见解来理解一个系统提供了可能性。

Understanding the Quantum Rabi Ring Using Analogies to Quantum Magnetism

Diego Fallas Padilla, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 183602 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.183602

令人惊讶的是，在光-物质相互作用的开创性拉比模型中，从量子行为到半经典行为的过渡仍然缺乏完整和严格的理解。本文提出一种从量子哈密顿量直接导出半经典模型的形式。在位移fock-态基|α,n⟩下，通过取|α|→∞和零耦合得到半经典极限。这解决了标准和超强耦合和驱动状态下相干态动力学与半经典拉比振荡之间的差异。此外，它为研究量子到半经典过渡提供了一个框架，在量子技术中具有潜在的应用价值。

Defining the Semiclassical Limit of the Quantum Rabi Hamiltonian

E. K. Irish and A. D. Armour

Phys. Rev. Lett. 129, 183603 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.183603

Fu等人从理论上考虑了加载在二维动态光学晶格中的玻色-爱因斯坦凝聚体的非线性量子化Thouless泵浦。遇到了三种不同的泵浦场景：一种是发生在逐渐色散波包上的准线性泵浦，一种是由单个二维孤子携带的传输，另一种是当初始波包分裂成多个孤子时的多孤子情况。要实现的场景取决于初始波包中原子的数量以及两体相互作用的强度。波包位移的大小和方向由填充能带的Chern数和两体相互作用引起的带间跃迁决定。作为一个例子，作者探索了由组分子晶格在正交方向上经历相对运动的光学晶格产生的可分离势。对于这种势，遵循宇称时间对称性，在演化的半个周期内计算的分数Chern数获得了重要性。这里主要关注孤子情形，表明单孤子泵浦发生在初始波包相对较小或足够大振幅处，而在中等振幅处，传输是多孤子的。文章还描述了以两个正交方向上不同但可公度周期晶格调制为特征的泵浦特性。 

Two-Dimensional Nonlinear Thouless Pumping of Matter Waves

Qidong Fu, Peng Wang, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 183901 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.183901

反常霍尔效应对许多电子拓扑材料的理解产生了深远的影响，但对它们的玻色子对应物的研究却少得多。作者预测，在最近实现的玻色子手征超流体中存在固有的反常霍尔效应，即二维六角氮化硼光学晶格中的p轨道玻色-爱因斯坦凝聚[Wang等人，Nature(London) 596, 227(2021)]。作者评估了精确捕捉真实实验系统的多轨道玻色-哈伯德模型中与频率相关的霍尔电导率。作者发现在高频极限下，霍尔电导率由s轨道驻留子晶格上的有限环路电流相关性决定，后者是系统手性的定义特征。在相反的极限下，直流霍尔电导率可以追溯到凝聚动量下的非相互作用带贝里曲率，尽管原子相互作用的贡献可能很大。作者讨论了在零频率和有限频率下观察这种本征反常霍尔效应的可用实验探针。

（张骁）

Intrinsic Anomalous Hall Effect in a Bosonic Chiral Superfluid

Guan-Hua Huang, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 185301 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.185301

本文作者提出了一个框架，即结合机器学习潜力（MLP）和元动力学来研究固态-固态相变。基于光谱描述符和神经网络回归，作者开发了一个可扩展的MLP模型，以保证在两个相共存的能量表面上进行准确的插值。将其应用于不同模型尺寸的GaN在50GPa下B4-B1相变的模拟，观察到相变机制从集体模式变化为成核及生长。当尺寸在128000个原子或以下时，成核和生长似乎遵循一个优选方向。在较大的尺寸下，晶核同时出现在多个位置，并通过超出临界尺寸而生长为微结构。观察到的原子机制变化说明了大系统尺寸统计采样在相变建模中的重要性。

（孟敬尧）

Size-Dependent Nucleation in Crystal Phase Transition from Machine Learning Metadynamics

Pedro A. Santos-Florez, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 185701 (2022)

https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.129.185701

[编辑推荐] 第一性原理晶格动力理论比传统理论更准确地预测强非谐晶体的热导率和晶格结构相变。

理解和预测强非谐晶体中的晶格动力学是凝聚态物理的长期挑战之一。作者提出了一种第一原理方法，给出了具有强非谐展宽的声子谱的精确准粒子(QP)峰。在传统的一阶自洽声子(SC1)动力学矩阵的基础上，该方法在QP近似下考虑了气泡自能的频率重整化效应。作者将所发展的方法应用于强非谐α-CsPbBr₃，它在整个布里渊区的简谐近似下表现出声子不稳定性。虽然SC1理论大大低估了立方到四方的相变温度(T_c)，甚至超过50%，但作者的方法得到了Tc=404-423K，与实验值403K非常一致。作者还证明了QP峰的准确测定对于定量预测和阐明声子线宽是至关重要的。

（潘月）

First-Principles Phonon Quasiparticle Theory Applied to a Strongly Anharmonic Halide Perovskite

Terumasa Tadano, Wissam A. Saidi.

Phys. Rev. Lett. 129, 185901 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.185901

[编辑推荐] 基于最大局域化瓦尼尔函数的第一性原理方法比其他最先进的方法更准确地预测了半导体中电子-声子相互作用的掺杂依赖性。

作者研究了掺杂对半导体中电子-声子相互作用和声子频率的影响，并考虑了在有限温度下自由载流子存在时的屏蔽效应。作者研究了屏蔽对类Fröhlich顶点和动力学矩阵长程分量的影响，由于基于最大局域化瓦尼尔函数的计算方法的发展，研究超越了对未掺杂晶体的已有最先进描述。作者将他们的方法应用于立方碳化硅，在掺杂的情况下，Fröhlich耦合和纵向-横向声子分裂大大减少，从而影响了电子寿命等可观察的特性。

（陈超）

Electron-Phonon Interaction and Longitudinal-Transverse Phonon Splitting in Doped Semiconductors

Francesco Macheda, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 185902 (2022)

https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.129.185902

作者实验测定了电容性多孔碳电极的内能，该内能是水盐溶液中外加电势的函数。作者还测量了电功和产生的热量。这些研究发现，内能的势能依赖性可以用两种贡献来解释，即表面水分子介电层的场能和孔隙中离子的势能。通过推导离子的平均电势，发现其对盐类型的依赖性表明水合强度限制了离子接近表面的程度。

（郭恺怡）

Electric Potential of Ions in Electrode Micropores Deduced from Calorimetry

Joren E. Vos et al.

PhysRevLett.129. 186001

https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.129.186001

[编辑推荐] 一个环状且拥有特殊缺陷样式的光波导可以强制光波在完成整数个波循环前转两圈。

回音壁模（WGMs）在环对称的光学微谐振器中，会展现整数量子化的角量子数，成因是几何形状决定的边界条件。作者在这篇文章中展示，在一个结合了光子晶体的完整微环中，可以导致分数量子化的WGM。通过调整光子晶体的周期，来打开一个光子带隙，并使这个带隙有一个介于两个非扰动MGW之间的带边界动量，作者观测到有半整数量子化角动量的杂化WGM(m∈Z+1/2)。此外，作者展示了这些分数角动量的模式具有着高的光学质量因子，与波导腔的较好耦合同时还有一个有序的约化群速度。此外，通过引入多个人为缺陷，多种模式可以被约束在环上的一个小体积中，同时非局域的带边界态的相对朝向很容易控制。作者的论文揭示WGM通过光子晶体的重整化，展示新奇的分数角动量态，和非平凡的连续旋转对称性破坏时的多重模式朝向控制。这些发现在传感、计量、非线性光学、腔量子电动力学中十分有用。

（马润宇）

Fractional Optical Angular Momentum and Multi-Defect-Mediated Mode Renormalization and Orientation Control in Photonic Crystal Microring Resonators

Mingkang Wang, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 186101 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.186101

在二阶响应机制中，在没有时间反演对称性破缺但是具有空间反演对称性破缺的情况下，霍尔电压可以是非零的。多种机制导致了非线性霍尔效应，与无序相关的贡献在非线性霍尔效应中起主导作用，但对此实验研究较少，尤其是对不同无序的研究。在本文中，作者研究了双层转角石墨烯中的巨二阶非线性响应，主要由无序引起的斜散射贡献。二阶非线性的大小和方向可以通过栅极电压进行调节。二阶霍尔电导率会在莫尔带接近完全填充时到达峰值8.76 μm SV^-1，比WTe₂中测得的内禀贡献大四个数量级。标度关系表明，双层转角石墨烯中的巨二阶非线性霍尔效应源于静态无序（杂质）和动态无序（声子）的共同作用。在1.7 K以下主要由杂质的斜散射决定。然而，声子斜散射具有更大的耦合系数，并随着温度的升高与杂质贡献相当。作者的观测提供了对非线性霍尔效应中无序相关机制全面的实验理解。

（郭儒达）

Giant Second-Order Nonlinear Hall Effect in Twisted Bilayer Graphene

J. Duan et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 186801 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.186801

[编辑推荐] 研究人员发现，当二维电子气作为气体经历拓扑相变时，其电导涨落中出现了一种称为多重分形的现象。

Amin等人提出拓扑相变输运性质的多重分形的第一个实验证据。特别是，他们表明在高迁移率介观石墨烯器件中，电导涨落在整数量子霍尔平台到平台的跃迁处显示多重分形。当化学势远离这些临界点时，多重分形会被迅速抑制。他们将实验研究与多重分形分析相结合，为探索介观系统中相变波函数的临界性和几种凝聚态系统中的量子临界性提供了一种新的方法。

(赵鑫磊)

Multifractal Conductance Fluctuations in High-Mobility Graphene in the Integer Quantum Hall Regime

Kazi Rafsanjani Amin et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 186802 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.186802

We present a theory of superconductivity in twisted bilayer graphene in which attraction is generated between electrons on the same honeycomb sublattice when the system is close to a sublattice polarization instability. The resulting Cooper pairs are spin-polarized valley singlets. Because the sublattice polarizability is mainly contributed by interband fluctuations, superconductivity occurs over a wide range of filling fraction. It is suppressed by (i) applying a sublattice polarizing field (generated by an aligned BN substrate) or (ii) changing moiré band filling to favor valley polarization. The enhanced intrasublattice attraction close to sublattice polarization instability is analogous to enhanced like-spin attraction in liquid ³He near the melting curve and the enhanced valley-singlet repulsion close to valley-polarization instabilities is analogous to enhanced spin-singlet repulsion in metals that are close to a ferromagnetic instability. We comment on the relationship between our pseudospin paramagnon model and the rich phenomenology of superconductivity in twisted bilayer and multilayer graphene.

Pseudospin Paramagnons and the Superconducting Dome in Magic Angle Twisted Bilayer Graphene

C. Huang et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 187001 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.187001

Anisotropic strain is an external field capable of selectively addressing the role of nematic fluctuations in promoting superconductivity. We demonstrate this using polarization-resolved elasto-Raman scattering by probing the evolution of nematic fluctuations under strain in the normal and superconducting state of the paradigmatic iron-based superconductor Ba(Fe_1−xCo_x)₂As₂. In the parent compound BaFe₂As₂ we observe a strain-induced suppression of the nematic susceptibility which follows the expected behavior of an Ising order parameter under a symmetry breaking field. For the superconducting compound, the suppression of the nematic susceptibility correlates with the decrease of the critical temperature T_c, indicating a significant contribution of nematic fluctuations to electron pairing. Our results validate theoretical scenarios of enhanced T_c near a nematic quantum critical point.

Nematic-Fluctuation-Mediated Superconductivity Revealed by Anisotropic Strain in Ba(Fe_1−xCo_x)₂As₂

Jean-Côme Philippe et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 187002 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.187002

The number of atomic layers confined in a two-dimensional structure is crucial for the electronic and magnetic properties. Single-layer and bilayer J_eff=1/2 square lattices are well-known examples where the presence of the extra layer turns the XY anisotropy to the c-axis anisotropy. We report on experimental realization of a hybrid SrIrO₃/SrTiO₃ superlattice that integrates monolayer and bilayer square lattices in one layered structure. By synchrotron x-ray diffraction, resonant x-ray magnetic scattering, magnetization, and resistivity measurements, we found that the hybrid superlattice exhibits properties that are distinct from both the single-layer and bilayer systems and cannot be explained by a simple addition of them. In particular, the entire hybrid superlattice orders simultaneously through a single antiferromagnetic transition at temperatures similar to the bilayer system but with all the J_eff=1/2 moments mainly pointing in the ab plane similar to the single-layer system. The results show that bringing monolayer and bilayer with orthogonal properties in proximity to each other in a hybrid superlattice structure is a powerful way to stabilize a unique state not obtainable in a uniform structure.

Reconciling Monolayer and Bilayer J_eff=1/2 Square Lattices in Hybrid Oxide Superlattice

D. Gong et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 187201 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.187201

作者报道了通过调节LaAlO₃/SrTiO₃界面上Ti轨道之间的非对称杂化来控制Rashba自旋轨道相互作用。这种非对称轨道杂化是通过在LaAlO₃和SrTiO₃之间引入LaFeO₃层来调节的，它改变了Ti-O晶格极化并俘获了界面电荷载流子，从而在没有外加偏压的情况下在界面处产生较大的Rashba自旋轨道效应。此结果通过高分辨率电子显微镜、磁输运和第一性原理计算得到验证。作者的结论为控制Rashba相互作用设计下一代自旋轨道电子学开辟了至今尚未探索的途径。

（刘芮西）

Experimental Evidence of t_2g Electron-Gas Rashba Interaction Induced by Asymmetric Orbital Hybridization

G. J. Omar et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 187203 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.187203

1T-TiSe₂是研究最多的电荷密度波(CDW)体系之一，不仅因为它有与CDW相变相关的特殊性质，还因为它是一种有希望的激子绝缘体候选者，其特征是在CDW波矢量上的等离激元软化。Lin等人利用高分辨电子能量损失谱系统地研究了1T-TiSe₂温度依赖的等离激元行为。他们从声子模式中清晰地解析了等离激元，揭示了在有限动量下等离激元存在朗道阻尼，这并不支持激子凝聚的等离激元软化图像。此外，他们还发现，零动量下的等离激元寿命与CDW相变相关的能隙演化有显著的关联。正常相费米能附近的带间跃迁是等离激元的强阻尼通道，而CDW相的这种通道由于CDW能隙的打开而被抑制，这导致了半金属或小能隙半导体中的等离子激元具有显著的可调性。

(赵鑫磊) 

Dramatic Plasmon Response to the Charge-Density-Wave Gap Development in 1T-TiSe₂

Zijian Lin et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 187601 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.187601

中心对称反铁磁半导体，虽然在自然界中很丰富，但在半导体自旋电子学的实际应用中似乎不如铁磁体和铁电体有前途。事实上，自发极化和磁化的缺乏阻碍了在这些材料中电子自旋的有效利用。在本文中，Zhao等人提出了一个通过电子能级的塞曼自旋劈裂(称为自旋塞曼效应)来利用中心对称反铁磁体中的电子自旋的范例，该自旋效应受电场控制。通过对称性分析，他们确定了21个具有自旋塞曼效应的中心对称磁点群。他们进一步根据第一性原理预测，两种反铁磁半导体Fe₂TeO₆和SrFe₂S₂O是优秀的候选材料，在6 MV/cm的电场诱导下，分别产生高达~ 55和~ 30 meV的塞曼劈裂。此外，与劈裂能级相关的电子自旋磁化可以通过反转电场来切换。他们的文章阐明了反铁磁中电子自旋的电场控制，拓宽了中心对称反铁磁半导体的应用范围。

(赵鑫磊)

Zeeman Effect in Centrosymmetric Antiferromagnetic Semiconductors Controlled by an Electric Field

Hong Jian Zhao et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 187602 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.187602

We report enhanced interlayer tunneling with reduced linewidth at zero interlayer bias in a twist-controlled double monolayer graphene heterostructure in the quantum Hall regime, when the top (ν_T) and bottom (ν_B) layer filling factors are near ν_T = ±1/2, ±3/2 and ν_B = ±1/2, ±3/2, and the total filling factor ν=±1 or ±3. The zero-bias interlayer conductance peaks are stable against variations of layer filling factor, and signal the emergence of interlayer phase coherence. Our results highlight twist control as a key attribute in revealing interlayer coherence using tunneling.

Emergence of Interlayer Coherence in Twist-Controlled Graphene Double Layers

Kenneth A. Lin et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 187701 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.187701

软颗粒在阻塞物上的非晶态系统比达到力学平衡所需的接触更多。因此，具有固定接触网络的颗粒系统的力网络是欠定的，可以视为力网络集合空间内的随机性例证。Sartor等人表明，通过检查这个力网络空间的边界，可以唯一地识别出系统稳定所不需要的缺陷接触。他们进一步研究表明，在接近阻塞极限的模拟中，这种识别几乎总是正确的，并且缺陷接触在系统的解压下被破坏。

(张一鸣)

Predicting Defects in Soft Sphere Packings near Jamming Using the Force Network Ensemble

J. D. Sartor and E. I. Corwin

Phys. Rev. Lett. 129, 188001 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.188001

在振荡剪切的影响下，有摩擦的颗粒盘的单层表现出两种动力学相变：从初始无序状态到有序晶态的转变和动力学主动吸收相变。尽管没有任何先验的理由使它们处于相同的临界点，但它们确实如此。这种转变也可以由盘轨迹来表征，它显示是打破时间反演不变性的非平庸的回路。

(吴雨轩)

Coupled Dynamical Phase Transitions in Driven Disk Packings

Akash Ghosh, et al.

Phys.Rev.Lett. 129, 188002 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.188002

Antunes等人通过数值模拟和分析表明，一个化学模式的活性孔隙即使是前后对称的也可以起到流体的微米或纳米泵的作用。这可能的原因在于当对流而不是扩散是溶质输运的主要机制时，会发生自发对称性破缺。他们进一步证明，对于泵送和调整流量，需要将几何与化学不均匀性相结合。对于某些参数值，流是非定常的，并且会出现频率可调的持续振荡。最终，他们发现在低雷诺数的情况下该流出现了对流卷从而促进了混合。

(张清源)

Pumping and Mixing in Active Pores

G. C. Antunes, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 188003(2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.188003

Leiming Chen等人发现，不可压缩的极性活性流体即使在二维存在淬火无序的情况下也可以表现出有序、相干的动力学相。与仅具有退火无序（即时间依赖的随机白噪声）的这种活性流体（其行为类似于具有长程相互作用的平衡态铁磁体）不同，这种对淬火无序的鲁棒性是一种本质上的非平衡现象。此次发现的有序态属于一个新的普适性类，他们使用三种不同的重整化群方案计算其标度律，给出了彼此之间0.02以内的标度指数，这表明该结果非常准确。他们还预测可以在便捷且易制备的人工活性系统中进行定量测试，这意味着生物系统（如细胞层）可以在体内连贯运动，在这种情况下，紊乱是不可避免的。

(吴雨轩)

Packed Swarms on Dirt: Two-Dimensional Incompressible Flocks with Quenched and Annealed Disorder

Leiming Chen, et al.

Phys.Rev.Lett. 129, 188004 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.188004

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