CPL2021年第8期亮点论文，敬请关注！

近年来，连续谱中的束缚态(Bound state in the continuum, BIC)受到了研究者的广泛关注。本文首次系统研究了平板光子晶体中BIC和宇称时间(PT)对称性的相互作用。在PT对称扰动下，我们发现原来的BIC会转变为一类新型BIC(称之为pt-BIC)。这些pt-BIC与原来的BIC有性质迥异：即其品质因子发散指数具有各向异性，并且能够出现在布里渊去任意位置。这两种新奇特性归因于PT对称性的引入。pt-BIC仍然可与远场辐射偏振的涡旋中心建立对应，故而携带定量的拓扑荷，能够碰撞、产生或湮灭，并遵循总荷守恒定律。此外，围绕原来BIC会爆出环状分布的激光阈值模式，pt-BIC就镶嵌在该环之上。本文基于耦合模理论给出了pt-BIC和激光阈值模式的统一图像。pt-BIC所具有的各向异性品质因子发散指数并且能出现在布里渊区任意位置的性质，揭示了BIC和PT对称性的相互作用所产生的新物理，为新型BIC激光、超敏感探测等应用提供新思路。

首次预言典型共价材料Si、SiC在剪切应变下可实现半导体和超导体两种内禀物性的连续可逆转变，为探索超导态起源的微观机制、理解半导体与超导体材料中的基本量子效应提供了理想的研究平台。

本文首次给出了半导体中不同缺陷和杂质的掺杂性质随应变变化的统一物理图像，并在此基础上系统地提出了杂质的形成能、过渡能级以及半导体中费米钉扎能所遵循的三个基本物理准则，为最终改善半导体中掺杂瓶颈问题指出了一个有效的途径。

具有非厄米性的哈密顿量能够描述量子力学系统的耗散行为，在实际的量子光学、凝聚态物理等领域都有着重要的应用意义。本文通过引入扭转矩阵，加上Yang-Baxter可积的自旋和玻色格子构造了严格可解的非厄米推广的拉比模型哈密顿量并通过代数Bethe假设进行了严格求解。这项研究提供了通过代数Bethe假设严格求解具有Yang-Baxter可积性的非厄米量子光学模型的方法，为研究具有耗散行为的量子光学系统提供了新方法。

量子计算相对于经典计算在某些问题上具有指数加速的优势，而变分量子计算则是现阶段最有机会展示量子优越性的地方。另一方面，开放量子系统的稳态求解具有重要意义。本文给出变分量子算法求解稳态的方案，数值测试显示和标准的稳态保真度达到99%以上。本工作采用更为直接的用参数化量子线路表示密度矩阵纯化的方法，可以使得算法直接应用于量子计算机上。本工作对于开放量子系统的研究具有参考价值。

The pion is Nature’s most fundamental Nambu-Goldstone boson, with properties that are critical to our existence.  It was discovered more than 70 years ago; yet, even today, because the pion has a short lifetime, almost nothing is known about its internal structure.  That will soon change with the appearance of new-generation high-luminosity, high-energy accelerator facilities: the era of pion targets is dawning.  With the experimental landscape evolving rapidly, robust theoretical statements about pion properties have become crucial.  This study demonstrates that, today, finally, modern continuum theory and lattice simulations are delivering mutually consistent predictions for pion structure functions.  Of special importance, theory has converged on an understanding of the distribution of gluons within the pion.  Gluons are the most exotic gauge bosons in the Standard Model of particle physics (SM).  Massless in perturbation theory; but, in the cleanest expression of the strong-interaction mass-scale anomaly, they are very massive when nonperturbative tools are used to solve the SM quantum field equations.  The gluon mass dramatically changes the long-range behaviour of Nature’s strong force; and this confluence of theory is paving the way toward understanding the origin of more than 98% of the visible mass in the Universe.  

物理学的“真空”并非空无一物，其中可以不断地产生和湮灭虚粒子。这些虚粒子不可直接观测，但可以通过其它效应间接地探测。由电磁场的量子涨落造成的卡西米尔效应是一种宏观量子效应，对微机械系统和纳米机械系统的制备和性能具有重要作用。近年来，人们对拓扑量子体系中的卡西米尔效应展开了广泛的研究，发现拓扑绝缘体等材料中可能存在排斥卡西米尔力。该工作系统地研究了外尔半金属中的手征反常对卡西米尔力的影响。研究表明，当两块外尔半金属之间的距离在微米尺度时，它们之间的卡西米尔力存在强烈的空间各向异性，同时手征反常能显著地增强卡西米尔力。这些结果为实验上测量各向异性卡西米尔效应提供了新的方案，也为验证外尔半金属中的手征反常提供了新的实验方法。

在受控磁约束聚变装置中，阿尔法粒子（或高能离子）的稳定约束是实现等离子体自持燃烧的重要保障。但是在现有已知的磁约束装置上研究发现，高能离子通常和阿尔芬本征模发生相互作用而损失掉，并影响高能离子的加热效率。本文基于不同NBI注入方向的条件，测量了反剪切阿尔芬本征模不稳定性爆发期间的高能离子分布函数，为进一步理解波粒子相互作用提供实验支持，并为高约束模内部输运垒的建立提供经验积累。

热粒子或快离子的动理学效应都对内扭曲模有稳定作用。然而，前者不能完全稳定模式，后者却可以完全抑制模式的不稳定性。二者的协同动理学贡献对内扭曲模产生了更强的阻尼作用。粒子的动理学效应显著提高了环形等离子体中驱动内扭曲不稳定性的极向比压阈值(β^cp)，该模拟结果与HL-2A上的实验现象相符，这为托卡马克装置中高βp放电时提供了一种控制内扭曲模或锯齿振荡的新思路。

先前的大量研究表明，在非温度参量的调控下，纯净铁磁材料体系中的铁磁序要么经历一级相变而突然消失，要么转变为其他磁有序态，不存在铁磁量子临界点。最近，浙江大学的袁辉球课题组在纯净的重费米子化合物CeRh6Ge4中发现了压力诱导的铁磁量子临界点，并且在临界点附近观察到显著的奇异金属行为[B. Shen et al., Nature 579, 51 (2020)]。为了进一步研究该体系中的铁磁量子临界性及其与近藤效应的关系，本文报道了La掺杂对CeRh6Ge4体系产生的非磁性稀释效应。随着La掺杂浓度的增加，体系的铁磁序被逐渐抑制，并且在临界浓度附近也表现出了奇异金属行为。随着La掺杂浓度的进一步增加，该材料体系逐渐从近藤晶格演化成近藤杂质，并且在较宽的掺杂范围内表现出非费米液体行为(NFL)，可以由无序近藤模型(disordered Kondo model)来描述。这些结果丰富了该材料的物理性质，有助于理解CeRh6Ge4中的铁磁量子临界性。

面内转角磁阻实验表明，在位于四方相区的特征温度Tsn之下，面内磁场在等电子替代体系FeSe1-xSx和FeSe1-yTey中诱导产生自旋向列序。实验揭示，S元素替代直接抑制的是FeSe1-xSx体系自发的电子向列序（T≤Ts），而不是诱发的自旋向列序（图a）。由此，自旋关联与电子关联很可能在一定程度上是相互独立的。并且，随着磁场诱导自旋向列序的增强，FeSe1-xSx和FeSe1-yTey样品的超导电性（T≤Tc）受到明显抑制（图b）。这显示反铁磁涨落的各向异性的增强有害于超导，与反铁磁涨落驱动的电子配对图像相吻合。这些结果提供新证据表明，起源于四方相正常态的自旋相关物理对铁基非常规超导电性至关重要。

在铜氧化物高温超导体（1986年）发现以前，作为典型的传统超导体，具有立方A15结构化合物一直保持着最高超导临界温度(TC)记录，如Nb3Al (TC = 18.8 K, 1969年)，Nb3Ge (TC = 23.2 K, 1974年)；而且时至今日，绕制强磁场（21 T）超导磁体，具有A15结构、高临界电流的Nb3Sn (TC = 18 K, 1954年)线材仍是不可替代的选择。本文在成功生长出同样具有A15结构的Nb3Sb（TC = 0.2 K）单晶的基础上，通过对其纵向电阻、Hall电阻、磁化强度量子振荡的系统观测，发现Nb3Sb在低温下呈现巨大磁阻，具有非平庸拓扑半金属性质，说明大块s波超导电性和拓扑表面态同时存在于Nb3Sb单一化合物中，为实现马约拉纳(Majorana)零能模可能提供了另一个材料平台。

富锂阳离子无序岩盐正极材料因其高容量而备受关注，然而，在高电压下的氧氧化还原通常会导致不可逆的氧析出，降低了材料的结构稳定性和电化学性能。氟掺杂的方法对Li1.14Ni0.57Ti0.19Mo0.10O2进行改性，降低了阴离子平均价态，允许更多的低价氧化还原活性过渡金属的参与，增加了过渡金属氧化还原容量，抑制了不可逆的氧气析出和副反应，并提高了结构稳定性抑制了材料的晶格形变。