与经典计算机相比，量子计算机有望实现相当大的加速。然而，识别实现这些加速的固有量子特性是一个挑战。在连续变量条件下，实现通用、可扩展和容错的量子计算的一个有前途的范例——情境性和维格纳负性被认为是两种不同的资源。在这里，作者表明，实际上在连续变量量子计算的标准模型中它们是等价的。他们的结果不仅为量子加速提供了连续变量资源的统一图像，而且也为连续变量情境性的实际演示铺平了道路，并阐明了负概率在量子力学相空间描述中的重要性。

（刘承葛）

Contextuality and Wigner Negativity Are Equivalent for Continuous-Variable Quantum Measurements

R. I. Booth, U. Chabaud, and P.-E. Emeriau

Phys. Rev. Lett. 129, 230401(2022)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.230401

非急剧测量被广泛视为循环利用几个连续观察者之间共享的纠缠态的非局域性的关键资源。与此相反，作者在此表明，仅使用标准的投影量子比特测量就可以回收非局域性。聚焦于Clauser-Horne-Shimony-Holt不等式，并允许各方共享经典随机性，作者确定了最大纠缠状态下贝尔违规量的最优权衡。然后他们发现，非最大纠缠态可能导致更大的连续违规，这与标准的 Clauser-Horne-Shimony-Holt 情形形成了对比。此外，他们还表明，即使没有共享的经典随机性，也可以使用投影量子比特测量来回收非局部性。作者讨论了他们的结果对序列非局部性的实验实现的影响。

（刘承葛）

Projective Measurements Are Sufficient for Recycling Nonlocality

A. Steffinlongo and A. Tavakoli

Phys. Rev. Lett. 129, 230402 (2022)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.230402

作者解决了在贝尔实验中关闭检测效率漏洞的问题，这对于现实世界的应用至关重要。每个贝尔不等式都有一个临界检测效率η这必须被超越以避免检测漏洞。在此，作者提出了一种将任何贝尔不等式的临界检测效率降低到任意低值的通用方法。这是通过将两个粒子纠缠在N正交子空间（例如，N自由度）和并行实施N贝尔测试。此外，所提出的方法基于引入受惩罚的N-直积贝尔不等式，即所谓的同时测量漏洞被关闭，局部隐变量理论的最大值仅为最初考虑的贝尔不等式之一的N次方。作者表明，对于受惩罚的N-直积贝尔不等式，临界检测效率随着指数N衰减。通过对Clauser-Horne-Shimony-Holt不等式产生的受惩罚的N-直积贝尔不等式的详细研究，说明了他们方法的优势。

（刘承葛）

Exponentially Decreasing Critical Detection Efficiency for Any Bell Inequality

N. Miklin, A. Chaturvedi, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 230403 (2022)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.230403

作者考虑由单量子比特运算和由伊辛型哈密顿量产生的全局纠缠门组成的量子电路。结果表明，这种电路可以使用恒定或有效恒定数量的全局纠缠门以非常低的成本实现量子算法中常用的一大类幺正算子。具体而言，作者报告了具有和不具有辅助的Clifford运算的恒定成本实现、具有线性多个辅助的乘法控制门的恒定成本实施，以及使用对数多个辅助的n控制单目标门的O(log*(n))成本实现。这显示了由于使用全局纠缠门电路所带来的显著渐近优势。

（刘承葛）

Constant-Cost Implementations of Clifford Operations and Multiply-Controlled Gates Using Global Interactions

S. Bravyi, D. Maslov, and Y. Nam

Phys. Rev. Lett. 129, 230501 (2022)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.230501

分形模型提供了物质的新型带隙量子相的示例，这些量子相具有本质上不可移动的激发，因此超越了传统的拓扑序的描述。在本文中，Song等人计算基于分形模型的量子纠错码的最佳错误阈值。通过将比特翻转和相位翻转噪声的误差校正过程映射到具有伊辛变量和随机多体耦合的新型统计模型中，作者获得了展示非常规子系统对称性而不是更常见的全局对称性的模型。作者执行大规模并行回火蒙特卡洛模拟以获得无序温度相图，然后用于预测相应分形码的最佳误差阈值。值得注意的是，他们发现 X 立方体分形码显示的最小错误阈值 (7.5%) 远高于 3D 拓扑码，例如复曲面代码 (3.3%) 或颜色码 (1.9%)。这一结果，连同预测的 Nishimori 线处玻璃秩序的缺失，显示了分形相用作量子存储平台的巨大潜力。

(马宇翰)

Optimal Thresholds for Fracton Codes and Random Spin Models with Subsystem Symmetry

H. Song, J. Schönmeier-Kromer, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 230502 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.230502

[编辑推荐]一种限制各种纠缠标准检测能力上限的系统方法揭示了效率和有效性之间的基本平衡关系。

纠缠检测在量子信息科学和量子多体物理学中是必不可少的。已经证明，对于随机量子态，纠缠几乎肯定存在，而有效纠缠准则的实现通常会在系统大小或量子比特数方面以指数级消耗大量资源，而有效准则通常在没有先验知识的情况下表现不佳。这一事实意味着纠缠的可检测性可能存在基本限制。在这项工作中，Liu等人通过系统方法将这种限制形式化为纠缠标准的效率和有效性之间的基本竞争关系，以从理论上评估纠缠标准的检测能力。对于与环境耦合的系统，作者们证明任何纠缠标准都需要指数级多的可观察量才能在仅限于单副本操作时有效地检测纠缠。否则，标准的检测能力将呈双倍指数衰减。此外，如果允许多副本联合测量，纠缠检测的有效性可以呈指数级提高，这意味着纠缠检测问题具有量子优势。本文的结果可能会阐明为什么在大型的具有噪声的系统中难以观察到量子现象。

(马宇翰)

Fundamental Limitation on the Detectability of Entanglement

P. Liu, Z. Liu, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 230503 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.230503

量子态制备是量子计算的一个重要子步骤。Zhang等人表明，任何 n 量子比特量子态都可以通过仅使用单量子比特和双量子比特门的 Θ(n) 深度电路来制备，尽管辅助量子比特的消耗呈指数级增长。另一方面，对于具有 d⩾2 个非零条目的稀疏量子态，作者将电路深度减少到 Θ(log(nd)) 和 O(ndlogd) 个辅助量子比特。稀疏状态的算法比目前最知名的结果呈指数级加速，辅助量子比特的数量几乎是最优的，并且只会随着系统规模的增加而呈多项式增长。本文进一步讨论了所得结果在不同量子计算任务中的应用，例如哈密顿模拟、求解线性方程组和实现量子随机存取存储器，并找到了所有这三个任务的电路深度呈指数减少的情况。特别是，使用他们的算法，作者发现一系列线性系统解决问题享受指数加速，甚至与最著名的量子和经典反量化算法相比也是如此。

(马宇翰)

Quantum State Preparation with Optimal Circuit Depth: Implementations and Applications

X.-M. Zhang, T. Li, and X. Yuan

Phys. Rev. Lett. 129, 230504 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.230504

Seshadri等人通过使用单谱线和双谱线连续泵送自发参数下转换，在一个单一的多功能设置中实验上生成所有四个频率—能量贝尔态。 作者的方案利用强度调制来控制泵浦配置，并仅使用现成的电信设备即可生成任何所需的贝尔态。 本文使用贝叶斯推理来重建生成的贝尔态的密度矩阵，发现所有情况的保真度≥97%。 此外，作者证明了频率—能量贝尔态对组成该状态的光子所经过的共模和差模时间延迟的敏感性——展示了通过本文提出的完整贝尔基合成器实现增强分辨率或非局部传感的潜力。

(马宇翰)

Complete Frequency-Bin Bell Basis Synthesizer

S. Seshadri, H.-H. Lu, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 230505 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.230505

级联运动方程源自精确的Feynman-Vernon 路径积分，它是模拟量子开放系统动力学的最强大的数值方法之一。但是到目前为止，它仅适用于特定形式的频谱热库分布以及相对较高的温度。在本文中，作者解决了这一局限性，他们通过系统地聚类高阶松原极点引入了一种在频率空间中有效处理量子噪声的方法，相当于经过优化的有理分解。这巧妙地将级联运动方程拓展到了任意温度情形以及非常一般的热库，并且具有高效率、高精确度和长时稳定性。此外，这一技术可以直接在其它方法中实施，比如格林函数，随机的和伪模态的公式。作为一个重要应用，零温下亚欧姆自旋-玻色子模型的Shiba关系得到了定量验证，它可以预测关联函数的长时衰减。

（赵秀花）

Taming Quantum Noise for Efficient Low Temperature Simulations of Open Quantum Systems

Meng Xu, Yaming Yan, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 230601 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.230601

[编辑推荐]基于复杂张量网络方法的数值证据支持 Kardar-Parisi-Zhang 动力学会出现在所有具有非阿贝尔对称性的可积自旋链以及相关的可积 Floquet 模型中这一较强的猜想。

尽管自旋-1/2海森堡模型的 Bethe 拟设解法可以追溯到近一个世纪之前，但其高温输运动力学的反常性质直到最近才被发现。实际上，数值和实验观察表明该范式模型中的自旋输运属于 Kardar-Parisi-Zhang普适类。这启发出一个更强的猜想，即Kardar-Parisi-Zhang动力学实际上会出现在所有具有非阿贝尔对称性的可积自旋链中。在本文中，作者提供了大量的数值证据来证实这一猜想。此外，作者观察到Kardar-Parisi-Zhang输运甚至更为普遍，在超对称的和周期驱动的模型中都会出现。受最近在基于碱土原子的光晶格实验中实现 SU(N) 对称性自旋模型的进展的推动，作者提出并分析了一种直接研究此类系统中Kardar-Parisi-Zhang标度函数的方案。

（赵秀花）

Universal Kardar-Parisi-Zhang Dynamics in Integrable Quantum Systems

Bingtian Ye, F. Machado, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 230602 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.230602

在分子模拟和流体力学中，粒子域与其所嵌入环境的连续表象的耦合是一个长久存在的挑战。在本文中作者提出了一种新型方法，以非相互作用示踪剂作为粒子热库的最新版的自适应分辨率体系与涨落流体力学求解器相结合。由此产生的有可靠数学模型作为支持的算法允许粒子域和其波动连续热库之间进行物理上持续的物质与能量交换。算法的有效性从一些数值检验中得到了证实。与以往同类型算法不同的是，基于当前方法的模拟除了密度涨落之外还能解释热涨落，因此较大的复杂分子系统比如热场中的水合生物膜现在也能被有效地处理。

（赵秀花）

Simulation of a Particle Domain in a Continuum, Fluctuating Hydrodynamics Reservoir

A. Gholami, R. Klein, and L. D. Site

Phys. Rev. Lett. 129, 230603 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.230603

本文作者处理了一个使第二定律受到挑战的新型过程：由量子交换器实现的量子因果顺序叠加态的热化。随着这种叠加态一起出现的是信道通信容量的增加，它明显违背了信息处理不等式并且有可能实现从冷中分离出热。作者分析了这一信息容量增加过程的热力学。展示了信息容量的增加是如何与热力学相容的。作者表明如果连续热化的顺序是不定的，那么确实会发生遵循热力学第一和第二定律的信息容量的增加，而且只有明显有界的增加会发生。这种增加的代价是消耗热力学资源，即与交换器有关的相干自由能。

（赵秀花）

Thermodynamics of Quantum Switch Information Capacity Activation

Xiangjing Liu, D. Ebler, and O. Dahlsten

Phys. Rev. Lett. 129, 230604 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.230604

近期，通过使用New Horizons的远程侦察成像仪(LORRI)图像，人们得到了迄今为止最精确的宇宙光学背景测量结果，其产生的通量较深部星系计数的预期值超出大约2倍。作者研究了这种具有4σ显着性的超额是否是由类轴子暗物质衰变为单能光子的过程所产生的。作者计算了这种衰变的光谱能量分布以及对LORRI测量的通量的贡献。假设类轴子粒子构成了所有的暗物质，参数空间不受约束，分别解释了测量到的8^-20 eV过量跨度质量和3-6×10^-11 GeV^-1的有效轴子-光子耦合。如果过量是由暗物质衰变到光子线引起的，那么在即将进行的线强度映射测量中将会有一个重要的信号，这得以将该假设与其他候选假设区分开来。

Cosmic Optical Background Excess, Dark Matter, and Line-Intensity Mapping

José Luis Bernal, Gabriela Sato-Polito, and Marc Kamionkowski

Phys. Rev. Lett. 129, 231301 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.231301

For the newly discovered W-boson mass anomaly, one of the simplest dark matter (DM) models that can account for the anomaly without violating other astrophysical and experimental constraints is the inert two Higgs doublet model, in which the DM mass (m_S) is found to be within ∼54–74 GeV. In this model, the annihilation of DM via   and   would produce antiprotons and gamma rays, and may account for the excesses identified previously in both particles. Motivated by this, we reanalyze the AMS-02 antiproton and Fermi-LAT Galactic center γ-ray data. For the antiproton analysis, the novel treatment is the inclusion of the charge-sign-dependent three-dimensional solar modulation model as constrained by the time-dependent proton data. We find that the excess of antiprotons is more distinct than previous results based on the force-field solar modulation model. The interpretation of this excess as the annihilation of   requires a DM mass of ∼40–80 (40–60) GeV and a velocity-averaged cross section of O(10⁻²⁶) cm³ s⁻¹. As for the γ-ray data analysis, besides adopting the widely used spatial template fitting, we employ an orthogonal approach with a data-driven spectral template analysis. The fitting to the GeV γ-ray excess yields DM model parameters overlapped with those to fit the antiproton excess via the WW^* channel. The consistency of the DM particle properties required to account for the W-boson mass anomaly, the GeV antiproton excess, and the GeV γ-ray excess suggests a common origin of them.

Explaining the GeV Antiproton Excess, GeV γ-Ray Excess, and W-Boson Mass Anomaly in an Inert Two Higgs Doublet Model

Cheng-Rui Zhu, Ming-Yang Cui and et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 231101 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.231101

本文作者证实了Jackiw-Teitelboim引力可以很自然地在Karch-Randall膜世界中实现。值得注意的是，Jackiw-Teitelboim引力里的涨子的角色由恰当的轨道辐射子扮演。在经典纠缠熵计算中，存在明显简并的Ryu-Takayanagi面。作者证实如何用辐射子/涨子的量子涨落来解决这个关于纠缠wedge重构的经典困惑。

Jackiw-Teitelboim Gravity from the Karch-Randall Braneworld

Hao Geng, Andreas Karch, Carlos Perez-Pardavila, Suvrat Raju, Lisa Randall, Marcos Riojas, and Sanjit Shashi

Phys. Rev. Lett. 129, 231601 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.231601

AdS₇×S⁴的量子引力与六维(6D) 超共形场论，亦即6D (2,0)理论，对偶。由于缺乏通常的拉氏量，该理论很难描述。另一方面，6D (2,0)理论的特定空约化会给出有SU(1,3)时空对称性、SO(5)R对称性和24个超荷的5维拉氏量理论。这一点看起来和3D超共形Chern-Simons理论（即Aharony-Bergman-Jafferis-Maldacena理论）的一个超共形群有着紧密关联。Aharony-Bergman-Jafferis-Maldacena理论普遍认为，在平面极限下，如果交换共形和R对称性的角色的话，是可积的理论。在本文中，作者用6D超扭量构造了5维超共形群，并证实它具有一个无限维拓展，也就是杨氏对称，从而打开了在平面极限内这些5维理论可以精确求解的可能性。

Yangian Symmetry in Five Dimensions

Arthur Lipstein and Tristan Orchard

Phys. Rev. Lett. 129, 231602 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.231602

We study pole skipping in holographic conformal field theories dual to diffeomorphism invariant theories containing an arbitrary number of bosonic fields in the large N limit. Defining a weight to organize the bulk equations of motion, a set of general pole skipping conditions are derived. In particular, the frequencies simply follow from general covariance and weight matching. In the presence of higher-spin fields, we find that the imaginary frequency for the highest-weight pole skipping point equals the higher-spin Lyapunov exponent which lies outside of the chaos bound. Without higher-spin fields, we show that the energy density Green’s function has its highest-weight pole skipping happening at a location related to the out-of-time-order correlator for arbitrary higher-derivative gravity, with a Lyapunov exponent saturating the chaos bound and a butterfly velocity matching that extracted from a shockwave calculation. We also suggest an explanation for this matching at the metric level by obtaining the on-shell shockwave solution from a regularized limit of the metric perturbation at the skipped pole.

Pole Skipping in Holographic Theories with Bosonic Fields

Diandian Wang and Zi-Yue Wang

Phys. Rev. Lett. 129, 231603 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.231603

There has been recent interest in the question of whether QCD collinear singularities can be viewed as the operator product expansion of a two-dimensional conformal field theory. We analyze a version of this question for the self-dual limit of pure gauge theory (incorporating states of both helicities). We show that the known one-loop collinear singularities do not form an associative chiral algebra. The failure of associativity can be traced to a novel gauge anomaly on twistor space. We find that associativity can be restored for certain gauge groups if we introduce an unusual axion, which cancels the twistor space anomaly by a Green-Schwarz mechanism. Alternatively, associativity can be restored for some gauge groups with carefully chosen matter.

Associativity of One-Loop Corrections to the Celestial Operator Product Expansion

Kevin Costello and Natalie M. Paquette

Phys. Rev. Lett. 129, 231604 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.231604

[编辑推荐]作者发现标准模型夸克混合相对于点偶极子CP破坏的贡献比原先预想的要大三个数量级，因此在将来的实验上可以观测。

人们知道与Cabibbo-Kobayashi-Maskawa夸克混合矩阵相关的标准模型CP破坏对电偶极子（EDM）观测量的贡献很小。另外，中子和逆磁原子EDM的预言有很大的不确定性。作者指出，与电子自旋（顺磁EDM）相关的CP破坏观测量由电弱企鹅图和重子部分ΔI =1/2的弱跃迁主导，并能用手征微扰论计算。作者预言的半轻算符C_S的大小是7×10⁻¹⁶，对应着等价电子EDM为d_e^eq=1.0×10⁻³⁵  e cm。虽然依然远未达到目前可观测的极限，但该结果是之前预期的三倍。

Standard Model Prediction for Paramagnetic Electric Dipole Moments

Yohei Ema, Ting Gao, and Maxim Pospelov 

Phys. Rev. Lett. 129, 231801 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.231801

The trilinear Higgs coupling λ_hhh is crucial for determining the structure of the Higgs potential and for probing possible effects of physics beyond the standard model. Focusing on the two-Higgs-doublet model as a concrete example, we identify parameter regions in which λ_hhh is significantly enhanced with respect to the standard model. Taking into account all relevant corrections up to the two-loop level, we show that already current experimental bounds on λ_hhh rule out significant parts of the parameter space that would otherwise be unconstrained. We illustrate the interpretation of the results on λ_hhh for a benchmark scenario. Similar results are expected for wide classes of models with extended Higgs sectors.

New Constraints on Extended Higgs Sectors from the Trilinear Higgs Coupling

Henning Bahl, Johannes Braathen, and Georg Weiglein

Phys. Rev. Lett. 129, 231802 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.231802

The study of the Cabibbo-favored semileptonic decay    is reported using a 4.5  fb⁻¹ data sample of e⁺e⁻ annihilations collected at center-of-mass energies ranging from 4.600 GeV to 4.699 GeV with the BESIII detector at the BEPCII collider. The branching fraction of the decay is measured to be   =(3.56±0.11_stat±0.07_syst)%, which is the most precise measurement to date. Furthermore, we perform an investigation of the internal dynamics in   . We provide the first direct comparisons of the differential decay rate and form factors with those predicted from lattice quantum chromodynamics (LQCD) calculations. Combining the measured branching fraction with a q2-integrated rate predicted by LQCD, we determine |V_cs|=0.936±0.017_B±0.024_LQCD±0.007_τΛc.

Study of the Semileptonic Decay   

M. Ablikim et al. (BESIII Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 129, 231803 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.231803

作者推导了主导含有一个带质量部分子以及不限数目无质量外腿的QCD振幅红外奇点的三圈反常量纲的结构。作者仔细研究了含有一个带质量部分子的三奇点和四奇点关联的贡献。作者首次获得了三圈一个有质量和两个无质量部分子的三奇点关联的解析表达式。作者用一个新方法来处理软矩阵元里的红外发散，从而不会引入新的标度，并且计算可以在动量空间直接进行。作者的结果对提高强子对撞机上单个顶夸克和顶夸克对的产生的精度是至关重要的。

Infrared Singularities of Multileg QCD Amplitudes with a Massive Parton at Three Loops

Ze Long Liu and Nicolas Schalch

Phys. Rev. Lett. 129, 232001 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.232001

尽管总的核-核强相互作用散射截面是最基本的可观测量之一，但直到最近它才在LHC的铅-铅对撞中得以精确测量。这一测量意味着核子的宽度应该小于0.7fm，这与所有已知的最先进的贝叶斯估计相矛盾。Govert Nijs 和 Wilke van der Schee 研究了较小的核子宽度对包括体黏性在内的等夸克-胶子等离子体性质的影响。研究发现，较小的核子宽度可以极大地改善对几个三重微分可观测量的描述。

（肖杨）

Hadronic Nucleus-Nucleus Cross Section and the Nucleon Size

Govert Nijs and Wilke van der Schee

Phys. Rev. Lett. 129, 232301 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.232301

Jefferson实验室最近测量的⁴⁸Ca和²⁰⁸Pb的宇称破缺不对称度A_PV对于理解中子和质子在原子核内如何排布非常重要。为了更好地理解这些测量的影响，Paul-Gerhard Reinhard等人基于具有量化输入的核能量密度泛函理论，严格计算了⁴⁸Ca与²⁰⁸Pb的A_PV，相关的理论不确定度，以及静态电偶极极化率。结果表明，尽管他们的模型能很好地描述如质量和电荷半径等全局原子核性质，并在一个标准差内描述⁴⁸Ca与²⁰⁸Pb的电偶极极化率α_D，但是不能同时准确地描述⁴⁸Ca与²⁰⁸Pb的A_PV。

（肖杨）

Combined Theoretical Analysis of the Parity-Violating Asymmetry for ⁴⁸Ca and ²⁰⁸Pb

Paul-Gerhard Reinhard et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 232501 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.232501

无中微子双贝塔衰变 (0νββ) 过程涉及大量的中间禁戒核跃迁过程，这些禁戒跃迁可能受到轴矢耦合常数 (g_A/g_V) 压低的影响，其不确定度在决定0νββ 实验的灵敏度方面起着关键作用。在本文中，A. F. Leder等人利用高分辨率 LiInSe₂热辐射计在“源=探测器”模式下测量了¹¹⁵In的四级禁戒β衰变能谱。在考虑各种模拟背景成分与探测器的影响后，他们通过比较β谱的理论计算与实验测量确定了g_A/g_V的值。他们发现，g_A/g_V存在压低，其显著度大约5sigma，与基于相互作用壳模型计算得到的自由核子 (g_A/g_V) 值相比，模型依赖的压低因子值为0.655±0.002。他们还利用相互作用壳模型确定了¹¹⁵In的半衰期，其值为  。本文表明热辐射计技术对于核物理单β衰变的测量十分有效，它与改进的核模型一起，有助于减小包括用于0νββ 灵敏度计算在内的一些核衰变矩阵元计算的不确定度。

（肖杨）

Determining g_A/g_V with High-Resolution Spectral Measurements using a Bolometer

A. F. Leder et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 232502 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.232502

分子手性的超快成像是在复杂体系和生物相关分子中实现成像和解释电子动力学的关键一步。在这里，作者利用电子光学的最新进展提出了一种新的超快手性现象，允许获得自由电子的轨道角动量。作者用800 nm少周期线偏振激光脉冲对一个手性靶进行强场电离，得到了光电子涡旋，其手性揭示了靶的手性，并讨论了这种现象背后的物理机制。作者的快报为基于再碰撞的手性成像开辟了新的视角。

Ultrafast Imaging of Molecular Chirality with Photoelectron Vortices

Xavier Barcons Planas, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 233201 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.233201

作者研究了在超流体冷原子气体中两种无自旋重杂质或极化子之间诱导的卡西米尔相互作用的长程行为。借助于伽利略不变性超流体的有效场论，作者证明了在长距离处诱导的杂质-杂质势普遍表现出由两个超流体声子交换引起的相对论范德华引力(~1/r⁷)。作者还阐明了来自相同的双声子交换过程的有限温度效应。温度T引入了具有声速cs的附加长度标度c_s/T。对于小于热长度的距离r≪c_s/T，以T⁶/r的有限温度标度进行领先校正。对于较大的距离，电势表现出非相对论范德华行为(~T/r⁶)而不是相对论行为。作者的有效场论公式不仅适用于弱耦合玻色或费米超流体，也适用于由强相关的酉费米子与弱耦合杂质组成的超流体。声速控制了范德华势的大小，作者对BCS-BEC交叉中的费米子超流体进行了评估。

Universal van der Waals Force between Heavy Polarons in Superfluids

Keisuke Fujii, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 233401 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.233401

Considering the example of superconducting circuits, we show how Floquet engineering can be combined with reservoir engineering for the controlled preparation of target states. Floquet engineering refers to the control of a quantum system by means of time-periodic forcing, typically in the high-frequency regime, so that the system is governed effectively by a time-independent Floquet Hamiltonian with novel interesting properties. Reservoir engineering, on the other hand, can be achieved in superconducting circuits by coupling a system of artificial atoms (or qubits) dispersively to pumped leaky cavities, so that the induced dissipation guides the system into a desired target state. It is not obvious that the two approaches can be combined, since reaching the dispersive regime, in which system and cavities exchange excitations only virtually, can be spoiled by driving-induced resonant transitions. However, working in the extended Floquet space and treating both system-cavity coupling as well as driving-induced excitation processes on the same footing perturbatively, we identify regimes, where reservoir engineering of targeted Floquet states is possible and accurately described by an effective time-independent master equation. We successfully benchmark our approach for the preparation of the ground state in a system of interacting bosons subjected to Floquet-engineered magnetic fields in different lattice geometries.

Cavity-Based Reservoir Engineering for Floquet-Engineered Superconducting Circuits

Francesco Petiziol and André Eckardt

Phys. Rev. Lett. 129, 233601 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.233601

克莱因悖论就是相对论粒子通过高势垒的完美隧穿。它可以解释石墨烯具有的优异导电性能。最近在原子凝聚体、拓扑光子学和声子学中对其进行了研究。虽然理论上完美隧穿仅适用于正入射，但迄今为止，克莱因隧穿的角度依赖性及其随势垒高度的强烈变化尚未有实验测量。在本文中，Zhang等人利用了原子蒸气室的多功能，具有近轴光束传播和电磁感应透明引起的折射率图案化等特性。文章报道了二维光子系统（光子石墨烯）在正入射时的完美克莱因透射的第一次实验观察，并测量了角度依赖性。与直觉相反，但与狄拉克方程一致，这里观察到，通过增加势垒高度，可以抑制克莱因透射率随角度的衰减，这是石墨烯及其类似物导电性的关键结果。

Angular-Dependent Klein Tunneling in Photonic Graphene

Zhaoyang Zhang,Yuan Feng, et al.

Phys. Rev. Lett. 129. 233901 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.233901

基于等离子体的加速器实现了重要突破，可提供在几厘米尺度内将电子束提升到千兆电子伏能量的加速场。这进而允许基于自由电子激光器(FELs)的超紧凑光源的实现，正如之前两个开创性的实验所证实的那样，即等离子体加速电子束驱动的自放大自发辐射(SASE)。然而，SASE过程由于固有性质(其放大从电子束的噪声开始)而缺乏稳定性和可重复性，其可能会妨碍用户目标的有效实施。在这里，M. Galletti等人报道了一个原理证明实验，通过等离子体加速束结合外部种子光，产生稳定和可复制的FEL光源。FEL通过六个连续波荡器在红外范围内发生辐射，其能量为典型指数增长。与SASE相比，基于种子光的FEL脉冲的能量大2个数量级，稳定性高3倍。

（陈鹏）

Stable Operation of a Free-Electron Laser Driven by a Plasma Accelerator

M. Galletti, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 234801 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.234801

固体在激光照射下会发生烧蚀，但之前的实验并未表征超相对论激光强度下这一过程的开始。B. F. Kraus等人通过从两个角度发射的多普勒频移X射线，首次测量了烧蚀开始时的体离子速度分布，测量结果与深度相关。贝叶斯分析表明，体离子要么几乎静止不动，要么以等离子体声速向外流动。测量结果定量地得出激光等离子体烧蚀的机制，表明阶梯状静电势结构可驱动固体分解。

（李勇健）

Ablating Ion Velocity Distributions in Short-Pulse-Heated Solids via X-Ray Doppler Shifts

B. F. Kraus, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 235001 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.235001

Mathews等人基于物理信息深度学习计算了二维湍流电场，其计算结果与（i）纯环形磁场轴对称聚变等离子体框架下漂移简化Braginskii理论和（ii）从Alcator C-Mod托卡马克放电充气成像分析中得到的开放场线上的扰动电子密度和温度的实验估计相一致。研究发现，在简化的等离子体湍流模型中包含局部充入的氦原子对粒子和能量源的影响，将增强电场和电子压强之间的相关性。中性还与湍流场振幅分布的拓宽和E × B剪切率的增加直接相关。该工作展示了等离子体实验中的一种新方法，即在不给定显式边界或初始条件的情况下，求解与偏微分方程和实验数据一致的非线性动力学。

（刘泰齐）

Deep Electric Field Predictions by Drift-Reduced Braginskii Theory with Plasma-Neutral Interactions Based on Experimental Images of Boundary Turbulence

A. Mathews, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 235002 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.235002

理解复杂氧化物中的缺陷行为是控制这些多功能材料中离子和电子特性的关键。然而，观测缺陷动力学需要一个独特的方法，该方法应该对缺陷的形态及其时间演化是敏感的。作者采用X射线光子关联谱技术测量了SrCoO_x外延薄膜中的氧空位顺序还有当中的钙铁石-钙钛矿相变。这些测量结果、相关的同步加速器测量以及理论计算揭示了运动学和相变动力学之间的密切相互作用，并揭示了在相变过程中异质结界面的空间和时间波动是如何演变的。转化的能量与氧空位的行为相关，转化的维度被证明在很大程度上取决于该相是在经历氧化还是还原反应。文章中所述的实验和理论方法广泛适用于动态相变的原位测量，并证明了第四代X射线相干光源的到来将相干如何用于复杂氧化物的新研究。

（彭怡然）

Phase Transition Dynamics in a Complex Oxide Heterostructure

Qingteng Zhang, et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 235701 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.235701

[编辑推荐]光子晶体板中光的自旋霍尔效应通过连续介质中束缚态周围的动量空间拓扑涡旋揭示了有趣的自旋相关拓扑效应。

连续介质中的光学束缚态（BIC）是光子晶体板中的新奇拓扑缺陷，在动量空间中携带偏振拓扑涡旋。拓扑涡旋构型不仅拓扑保护了BIC的无限辐射寿命，而且内禀地包含许多来自BIC的光操纵的未利用自由度。在这里，作者理论上提出并通过BIC周围的动量空间拓扑涡旋实验证明了光子晶体板中光的自旋霍尔效应。光的强自旋-轨道相互作用通过使用BIC周围的拓扑涡旋来诱导，对旋转光束引入了与波矢相关的Pancharatnam-Berry相位梯度和交叉偏振共振相位梯度，导致依赖于自旋的平面内倾斜横向光束偏移。作者的工作揭示了有趣的围绕BIC的自旋相关的拓扑效应，为BIC在集成自旋光学设备和信息处理中的应用开辟了一条道路。

（郑鹏宇）

Spin Hall Effect of Light via Momentum-Space Topological Vortices around Bound States in the Continuum

Jiajun Wang et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 236101 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.236101

Poniatowski等人研究了包括偶极相互作用在内的自旋三重态超导体的电动力学，这导致了凝聚态的集体自旋动力学和轨道Meissner屏蔽电流之间的相互作用。在这一理论中，他们确定了一类自旋波，其起源于自旋对称性破缺三重态序参数和电磁场的耦合动力学。特别是，他们研究了位于样品表面的静磁自旋波模式。他们表明，这些表面模式可以使用微波自旋波共振光谱或氮空位磁测量等实验技术激发和检测，并提出这些模式的检测为识别自旋三重态超导提供了一种手段。

(赵鑫磊)

Surface Cooper-Pair Spin Waves in Triplet Superconductors

Nicholas R. Poniatowski et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 237002 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.237002

Kagome lattice materials have attracted growing interest for their topological properties and flatbands in electronic structure. We present a comprehensive study on the anisotropy and out-of-plane electric transport in Fe₃Sn₂, a metal with bilayer of Fe kagome planes and with massive Dirac fermions that features high-temperature noncollinear magnetic structure and magnetic skyrmions. For the electrical current path along the c axis, in micron-size crystals, we found a large topological Hall effect over a wide temperature range down to spin-glass state. Twofold and fourfold angular magnetoresistance are observed for different magnetic phases, reflecting the competition of magnetic interactions and magnetic anisotropy in kagome lattice that preserve robust topological Hall effect for inter-kagome bilayer currents. This provides new insight into the anisotropy in Fe₃Sn₂, of interest in skyrmionic-bubble application-related micron-size devices.

Topological Hall Effect Anisotropy in Kagome Bilayer Metal Fe₃Sn₂

Qianheng Du et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 236601 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.236601

在本文中，作者研究了在钴的三个晶相外延薄膜中由太赫兹磁场驱动的自旋动力学。太赫兹磁场对磁矩产生力矩，使其进动约1 ps，且相对驱动力有亚皮秒的时间滞后。然后，磁化强度以结晶相的特征频率进行太赫兹阻尼振荡。作者求解惯性Landau-Lifshitz-Gilbert方程来描述实验观测结果。利用磁惯性的相对论理论，作者发现角动量弛豫时间η是描述所有实验证据所需的唯一材料参数。作者的实验表明，η与磁晶各向异性的强度成正比。

（刘芮西）

Inertial Spin Dynamics in Epitaxial Cobalt Films

V. Unikandanunni et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 237201 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.237201

We study superconductivity in a three-dimensional zero-density Dirac semimetal in proximity to a ferroelectric quantum critical point. We find that the interplay of criticality, inversion-symmetry breaking, and Dirac dispersion gives rise to a robust superconducting state at the charge-neutrality point, where no Fermi surface is present. Using Eliashberg theory, we show that the ferroelectric quantum critical point is unstable against the formation of a ferroelectric density wave (FDW), whose fluctuations, in turn, lead to a first-order superconducting transition. Surprisingly, long-range superconducting and FDW orders are found to cooperate with each other, in contrast to the more usual scenario of phase competition. Therefore, we suggest that driving charge neutral Dirac materials, e.g., Pb_xSn_1−xTe, through a ferroelectric quantum critical point may lead to superconductivity intertwined with FDW order.

Synergetic Ferroelectricity and Superconductivity in Zero-Density Dirac Semimetals near Quantum Criticality

V. Kozii et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 237001 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.237001

交换相互作用之间的竞争能够在两个子晶格所构成的复式晶格上诱导新的自旋关联，而不会产生几何阻挫。一个原型例子就是螺旋自旋液体，它是一种以子维度简并传播矢量为特征的关联顺磁态。在本文中，作者使用谱图理论表明，在两个子晶格构成的复式晶格上的螺旋自旋液体，可以在相应的非两个子晶格构成的复式晶格线图上由一个考虑更多近邻的模型来近似，从而拓宽了可能支持螺旋自旋液体相的候选材料的空间。作者在两种尖晶石化合物ZnCr₂Se₄和CuInCr₄Se₈上进行中子散射实验，以证明这种方法的可行性，并揭示其在实验实现中可能存在的局限性。

（郭儒达）

Line-Graph Approach to Spiral Spin Liquids

S. Gao et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 237202 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.237202

The perturbed free induction decay (PFID) observed in ultrafast infrared spectroscopy was used to unveil the rates at which different vibrational modes of the same atomic-scale defect can interact with their environment. The N₃VH⁰ defect in diamond provided a model system, allowing a comparison of stretch and bend vibrational modes within different crystal lattice environments. The observed bend mode (first overtone) exhibited dephasing times T₂=2.8(1)  ps, while the fundamental stretch mode had surprisingly faster dynamics T₂<1.7  ps driven by its more direct perturbation of the crystal lattice, with increased phonon coupling. Further, at high defect concentrations the stretch mode’s dephasing rate was enhanced. The ability to reliably measure T₂ via PFID provides vital insights into how vibrational systems interact with their local environment.

Dephasing Dynamics across Different Local Vibrational Modes and Crystalline Environments

T. J. Keat et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 237401 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.237401

[编辑推荐] 一种主动控制双层石墨烯系统中石墨烯等离激元寿命的新方法在其他系统中是有效且可实施的。

对准粒子系统来说，控制准粒子寿命是一个重要的目标，它决定了相关的迷人物理学能否在基础研究中揭示出来，并在实际应用中加以利用。在本文中，Zhang等人使用有氮化硼间隔的双层石墨烯作为模型系统，以表明耦合狄拉克等离激元的寿命可以通过电场控制的阻尼路径进行远程调节。本质上，其中一层石墨烯作为外部阻尼放大器，其效率可由相应的掺杂水平控制。通过这个阻尼开关，等离激元的阻尼率可以主动调高到1.7倍。这篇文章提供了一个主动控制石墨烯等离激元寿命的原型设计，也拓宽了人们对其他准粒子系统阻尼控制的视野。

(赵鑫磊)

Electric Field-Controlled Damping Switches of Coupled Dirac Plasmons

Huayang Zhang et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 237402 (2022)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.237402

蛋白质在其大小的长度尺度上的扩散对于理解活细胞的机制至关重要。X射线光子关联光谱（XPCS）是目前在这些长度尺度上获得长时间集体扩散的唯一方法，但辐射损伤限制了其在生物系统中的应用。为了解决这类实验的辐射诱导损伤的问题，Chushkin等人证明了使用XPCS测量α晶体蛋白浓缩溶液中的集体长时间笼式弛豫，即使在临界剂量值以下也会受到剂量率的影响。作者表征了束诱导动力学，展示了一种特定的实验设计和分析策略，可以正确估计与现有流变学数据一致的内禀溶液动力学，并且讨论了导致观测到的辐射效应的潜在过程的作用。

Probing Cage Relaxation in Concentrated Protein Solutions by X-Ray Photon Correlation Spectroscopy

Yuriy Chushkin et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 238001 (2022)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.238001

Onsager互易关系是在不可逆热力学的背景下建立的，但它们通常是基于具有更广泛适用性的假设。Wang等人模拟测试了非平衡态下制备的系统中表面耦合扩散通量和体通量之间的Onsager关系。该系统由通道内保持在不同温度下的两种相同物质的混合物组成。为了独立调节两种物质与壁面的摩擦，同时保持粒子-壁面相互作用势不变，允许粒子-壁面碰撞具有不同的运动学 ，即“反弹”（B）或“镜面反射”（S）。在 BB 的情况下，只有当两种物质具有不同的温度时才会发生扩散-毛细迁移。研究表明，线性系统遵循Onsager互易关系，甚至在BB情况下，所有通量都是以不满足时间反演对称性的方式从非平衡稳态扰动系统的结果。本文的结果有力地证明了Onsager关系在导出它们的条件范围之外也是鲁棒的。

Numerical Test of the Onsager Relations in a Driven System

Xipeng Wang et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 238002 (2022)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.238002

本文作者结合静态结构的弛豫方程与玻璃态动力学的平衡标度定律证明了玻璃合成物中老化和平衡动力学的非平衡标度定律。根据从液体到玻璃的淬火深度，预测的结构弛豫时间τ随老化（等待时间t_w）的演变会出现不同的标度：“简单”老化（τ ~ t_w）适用于接近模耦合理论临界点的淬火，并暗示了“亚老化”（τ ≈ t_w^δ，其中δ < 1）作为淬火至接近停滞平衡状态的广泛平衡交叉；“超老化”（τ ~ t_w^δ’，其中δ’ < 1）的出现是为了淬火至玻璃深处。后者被非平均场波动所阻断，作者在随机β-弛豫理论（SBR）中解释了这种波动。通过定量比较密度淬火类硬球系统的模拟结果，阐明了预测的老化机制。

From Subaging to Hyperaging in Structural Glasses

Luis F. Elizondo-Aguilera et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 238003 (2022)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.238003

[编辑推荐]一种已经预测了蛋白质折叠方式的算法也可能揭示决定这种折叠的物理原理。

从蛋白质的主要氨基酸序列预测其三维结构是结构生物学所面临的长期挑战。AlphaFold等方法通过将深度学习技术与来自相关蛋白质序列的多个序列比对的协同进化数据相结合，在这项任务中取得了显著的效果。协同进化信息的使用对这些模型的准确性至关重要。然而，在活细胞中，蛋白质的三维结构完全由其一级序列和导致其折叠成低能量构型的生物物理规律决定。因此，通过学习一个近似的生物物理能量函数，仅从蛋白质的一级序列就能预测其结构。Roney等人提供证据表明AlphaFold已经学会了这种能量函数，并使用协同进化数据来解决寻找低能量构型的全局搜索问题。作者证明了AlphaFold 的学习能量函数可用于以最先进的精度对候选蛋白质结构的质量进行排序，而无需使用任何协同进化数据，最后还对该能量函数的应用进行了探讨。

State-of-the-Art Estimation of Protein Model Accuracy Using AlphaFold

James P. Roney et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 238101 (2022)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.238101

细胞骨架结构的空间自组织由微管与各种微管相关蛋白的相互作用介导。对于这些资源的相互作用和空间再分配如何通过细胞溶质扩散和沿微管的运输影响微管细胞骨架的自组织，仍然是一个悬而未决的问题。Striebel等人通过研究微管蛋白单元和分子马达资源有限情况下的集体马达-纤维动力学来解决这个问题，发现这些细胞溶质资源通过扩散在空间上重新分布，而与纤维结合的马达则单向地移向纤维的另一端，并在那里充当解聚酶，从而调节纤维长度。结合基于代理的模拟和流体动力学方程，作者表明，尽管纤维之间不存在相互作用，但资源有限的长度调节驱动了纤维簇的形成。即使个体的方向保持不变，集体的纤维取向也会在簇中出现，并与它们的界面正交排列。

Length Regulation Drives Self-Organization in Filament-Motor Mixtures

Moritz Striebel et al.

Phys. Rev. Lett. 129, 238102 (2022)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.238102

END