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基于机器学习势的NbTaTiZr多主元合金压缩力学性质

刘洪洋，陈博，陈荣，康冬冬，戴佳钰

物理学报, 2025, 74(19):196102

doi: 10.7498/aps.74.20250738

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难熔多主元合金因其优异的高温性能和潜在工程应用成为材料领域研究热点，其中NbTaTiZr四元多主元合金在高应变率与极端温度下的变形机制与力学行为尚不明确。为揭示该合金的原子尺度响应规律，构建了NbTaTiZr四元机器学习势，结合分子动力学模拟系统研究了晶体取向、应变率、温度及组分对合金压缩力学行为的影响。NbTaTiZr在压缩时呈现出结构与力学响应的各向异性，沿[111]晶向压缩时拥有最高屈服强度；而沿[110]晶向压缩时的屈服强度最低，在变形过程中更易产生孪晶；[100]晶向主要通过局域无序及位错滑移协调变形，主导位错类型为1/2。应变率提升至10¹⁰ s^–1时，屈服强度显著增强且无序结构比例增大，高应变率加载下通过抑制位错运动促进无序化转变。该合金在2100 K高温下仍保持较高强度，Nb/Ta元素占比增加可显著提升屈服强度，而Ti/Zr元素则产生负面效应。研究揭示了多主元合金力学行为的各向异性特征与无序化转变的应变率依赖性，为设计高性能难熔合金提供理论依据。

图3 在300 K，10⁹ s^–1条件下，NbTaTiZr沿[100]晶向压缩的各性质随压缩应变的变化规律   (a) 压缩应力；(b) 能量和体积；(c) 位错密度；(d) 相结构。(e) 不同应变下的径向分布函数

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专题：无序合金的序调控

FeZrB基金属玻璃的强脆转变行为及其对玻璃形成能力的影响机制

王建峰，史禄鑫，费婷，白延文，胡丽娜

物理学报, 2025, 74(19):196402

doi: 10.7498/aps.74.20250889

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玻璃形成液体在温度变化过程中会表现出独特的动力学转变行为，在降温过程中，系统会经历从脆性液体到强性液体的转变，称为强脆转变。本研究以Fe-Zr-B-M四元体系为研究对象，通过黏度实验揭示该体系存在显著的强脆转变行为，并以晶化激活能作为评价指标，建立Fe-Zr-B-M体系中强脆转变程度与玻璃形成能力之间的负相关性。结果表明，类晶团簇在Fe-Zr-B-M体系金属玻璃的凝固过程中起关键作用，据此提出了基于二十面体团簇向类晶团簇结构转变的强脆转变机理，并确立了混合焓和错配熵在调控Fe基非晶合金液体强脆转变过程中的重要作用。

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专题：量子信息处理

量子无噪声线性放大

崔诗荷，杜明明，李喜云，周澜，盛宇波

物理学报, 2025, 74(19):190302

doi: 10.7498/aps.74.20250865

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量子通信基于量子力学基本原理实现信息的安全传输。光子是量子通信中重要的信息载体。基于光子的量子通信协议需要在通信双方传输光子，但传输过程中由于环境噪声的存在不可避免地会发生光子传输损耗。光子传输损耗极大地降低了长距离量子通信的通信效率，甚至威胁通信安全，成为实现长距离量子通信的主要障碍。量子无噪声线性放大(noiseless linear amplification，NLA)是抵御光子传输损耗的重要方法，它通过局域操作和后选择，可有效地提高输出态中目标态的保真度或平均光子数，且完美保留目标态的编码信息。因此，在量子通信中使用NLA技术可有效克服光子传输损耗，延长通信距离，对于实现远距离量子通信具有重要意义。近年来，研究人员提出了许多NLA方案，并完成了部分方案的实验演示，证明了NLA的可行性。本文重点介绍在离散变量和连续变量量子系统中针对不同量子态的NLA方案，并总结了几个具有代表性的NLA实验，最后，对NLA技术进行总结和展望。本综述可为未来长距离量子通信网络的实用化发展提供理论支持。

图1 单光子QS-NLA方案原理图^[8]。BS(t)和BBS分别是透射率为t和1/2的分束器，D₁，D₂为理想的单光子探测器。输入态和辅助单光子态分别从空间模式e和b进入QS。当探测器D₁，D₂只有一个探测到单光子，另一个没有探测到光子时，该NLA方案运行成功

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专题：无序合金的序调控

软硬相序构金属玻璃中的剪切带行为

王寿成，潘强强，宁睿，彭海龙

物理学报, 2025, 74(19):196101

doi: 10.7498/aps.74.20250845

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金属玻璃(MGs)的剪切带行为与其微观结构不均匀性密切相关。传统分子动力学(MD)模拟因超快冷却速率导致MGs结构保留了更多液体特征，而交换原子的蒙特卡罗(SMC)方法能够在模拟上制备出可匹配实验室时间冷却速度的低能态金属玻璃。本文通过SMC结合MD方法，构建软硬相分布可控的Cu₅₀Zr₅₀金属玻璃样品，揭示纳米尺度结构不均匀性对剪切带萌生与扩展的调控机制。由MD制备的软相中二十面体有序团簇含量较少，优先激活塑性事件，促进应力重新分布，与邻近硬相一起响应对剪切带扩展起协同作用。MC制备的硬相区由于其高密度的二十面体团簇的含量，使得应力局域集中，形成窄剪切带。通过调控硬相体积分数，复合样品发生由韧到脆转变。此外，在保持硬相百分比不变的前提下，不同序构策略可以改变非晶的力学行为: 离散硬相的分布能够增加样品的稳定性，推迟剪切带的产生；硬相包围软相的策略能够促进样品中产生二次剪切带，使得剪切带区域相对非局域化。该研究结果揭示了软硬区结构不均匀性对非晶合金力学性能的影响，为采用序构方法设计金属玻璃力学性能提供了可能的理论指导。

图6 硬相含量较多的样品中产生一次剪切带和二次剪切带示意图   (a1)，(a2)应变较小时软区诱导第一次剪切带产生示意图；(b1)—(b3)应变较大时软区诱导第二次剪切带产生示意图；(c1)，(c2)和(d1)—(d3)分别为硬区较为离散情况下第一次和第二次剪切带产生示意图

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核物理主题数据：实验、理论与应用专题

探测器高能伽马效率刻度用放射性核素⁵⁶Co 的衰变数据

田榕赫，杨东，于伟翔，黄小龙，李小安，石明松

物理学报, 2025, 74(19):190601

doi: 10.7498/aps.74.20250743

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⁵⁶Co衰变释放的γ射线能量范围为0.84—3.55 MeV，其衰变数据是探测器效率刻度的重要依据。早期针对⁵⁶Co γ相对强度测量数据在E_γ > 2.5 MeV的高能区存在系统性偏差。针对此问题，本研究基于核科学参考文献库NSR (Nuclear Science References)中的实验测量数据，重点综合了2000年后的5项高精度实验测量结果，对半衰期及γ发射几率等关键衰变数据进行系统分析，给出了一套可用于探测器效率刻度的⁵⁶Co衰变推荐数据。在高能区段，本工作所给出结果低于ENSDF现有评价数据约2%。该推荐数据适用于高能伽马探测器的效率刻度，可为E_γ > 2.5 MeV能区提供更准确的参考依据。本文数据集可在科学数据银行数据库https://doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00169中访问获取。

图2 ⁵⁶Co γ射线绝对强度比值(本工作与ENSDF评价值对比) 

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半磁性拓扑绝缘体中的非线性霍尔效应

伍可，朱炅熠，陈锐，周斌

物理学报, 2025, 74(19):197302

doi: 10.7498/aps.74.20250814

cstr: 32037.14.aps.74.20250814

本文系统地研究了半磁性拓扑绝缘体中的非线性霍尔效应及其调控机制。研究发现半磁性拓扑绝缘体的非线性霍尔效应依赖于系统的磁性层的磁矩方向。数值计算结果表明，相对于线性霍尔电导，系统的非线性霍尔电导对磁矩水平方向的变化较为敏感，该现象可作为实验上辨别磁矩取向变化的表征指标。本研究不仅加深了对半磁性拓扑绝缘体量子输运行为的理解，还为多功能拓扑电子器件的设计提供了理论依据。

图2 (a)，(b) θ = 0时，霍尔电导σ_xy 和贝里偶极矩D_y关于费米面E_F的依赖关系，不同颜色的曲线对应不同的极角ϕ。(c)，(d)霍尔电导σ_xy 和贝里偶极矩D_y关于费米面E_F和极角ϕ的相图，不同颜色分别表示霍尔电导和贝里偶极矩的强度

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中国散裂中子源大气中子辐照谱仪的大气中子能谱及单粒子效应评估

胡志良，莫莉华，周斌，易天成，李梦朝，赵齐，梁天骄

物理学报, 2025, 74(19):192901

doi: 10.7498/aps.74.20250975

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中国散裂中子源大气中子辐照谱仪中子能量覆盖meV—GeV，1 MeV以上能区的中子能谱及注量评估对开展大气中子单粒子效应极为重要。依托LANSCE WNR的ICE束线中子能谱实测数据，探索了适用于中高能中子能谱、注量计算的物理模型、计数方式、截面文件等，生成并验证了用于中子能谱和注量评估的具有能量分布、角度分布和空间分布的二次源项。基于此获得的中子能谱和注量，结合国际上现有同类装置及JESD89A参考中子能谱，从谱型、勒谱和辐射效应等维度评估，认为中国散裂中子源大气中子辐照谱仪可能是同类装置最接近自然条件大气中子能谱的装置；同时结合Xilinx Ⅱ代FPGA大气中子实验，证实中国散裂中子源大气中子辐照谱仪测试结果与国际同类装置上的测试结果具有很好的一致性。为此，基于中国散裂中子源大气中子辐照谱仪开展的大气中子单粒子效应研究与工程加速试验结果可直接应用于航空、航天、军事、民用等高可靠性领域，助力新质生产力的发展。

图9 CSNS ANIS与航空大气中子能谱对比

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