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自旋转移力矩辅助下自旋波的宽频高效激发

周振玮，郭富饶，赵峻洋，朱红玉，郭光华

物理学报, 2026, 75(10):100704

doi: 10.7498/aps.75.20260114

cstr: 32037.14.aps.75.20260114

磁子(自旋波能量子)具有自旋而没有电荷，基于磁子设计的磁子器件不会产生焦耳热，避免了电子器件因焦耳热导致的高能耗这一难以解决的问题。微波天线是激发自旋波的一种简单且有效的手段，然而对于给定的微波天线，其只能在一个很窄的频率范围内有效激发自旋波，因此，自旋波的高效宽频激发仍是磁子器件中的一个关键问题。本文提出了一种在自旋转移力矩辅助下实现自旋波宽频高效率微波激发的方法。理论分析和微磁学模拟结果表明：自旋波的激发效率高度依赖激发天线宽度和激发频率，自旋波只能在一个很窄的频率范围内高效激发；引入自旋极化电流诱导的自旋转移力矩并调控电流密度，可以在很宽的频率范围内高效激发自旋波。我们采用波的干涉理论很好地解释了这些现象，理论分析结果与模拟结果高度吻合。这些结果对设计新型的磁子器件有重要的参考价值。

图3 f = 17.3 GHz，l = 100 nm时，自旋波的振幅与STT的关系   (a)整个磁体施加STT，x = 3000 nm处自旋波振幅随电流系数c_j的变化，正方形标记黑线为理论计算的两相干自旋波相位差ϕ的余弦值随c_j的变化；(b)仅激发区施加STT，x = 3000 nm处自旋波振幅随电流系数c_j的变化

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基于FPGA的脉冲Transformer硬件高能效加速器实现

邹涛，项水英，卢小峰，黄志权，侯悦，郭星星，张雅慧，郑凌，潘伟涛，郝跃

物理学报, 2026, 75(10):100005

doi: 10.7498/aps.75.20260085

cstr: 32037.14.aps.75.20260085

脉冲神经网络(spiking neural networks，SNNs)凭借低功耗、事件驱动和稀疏计算等特性，在动态视觉等任务中展现出显著潜力，但其算法优势在实际部署中仍受到传统计算架构的制约。为突破事件驱动计算在能效与延迟上的硬件瓶颈，本文针对Spikformer模型开展算法与硬件协同优化，提出了一种基于现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA) 的脉冲Transformer通用加速器架构。算法层面，通过卷积层与批归一化(batch normalization，BN)层融合以及量化感知训练，将Spikformer-1-384 模型参数规模由15.92 MB 压缩至原来的1/4，并将精度损失控制在1%以内。硬件层面，基于Verilog设计了面向脉冲数据流的可配置加速器，支持多时间步并行计算以及卷积、全连接、残差与注意力算子的灵活组合，并提升并行度与存储带宽利用效率。实验结果表明，在 Xilinx Zynq UltraScale+MPSoC (xczu7ev-ffvc1156-2-i)平台上，该加速器在CIFAR-10 数据集上时间步长4的端到端推理延迟约为53 ms，其中卷积特征提取与注意力模块计算时间分别为48 ms和4.634 ms；端到端系统功耗为7.181 W，对应能效达到2.63 FPS/W，整体性能与能效均优于Intel i9 CPU；对于自注意力机制和前馈神经网络(multilayer perceptron，MLP)计算，较GPU和CPU分别加速1.70×和5.73×。本研究开源链接：https://github.com/tooddler/FPGA_SpikingTransformer。

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原子蒸气中腔增强四波混频过程产生相干蓝光

白君利，崔晶，岳琳坤，王昱博，周海涛，杨保东

物理学报, 2026, 75(10):100304

doi: 10.7498/aps.75.20260040

cstr: 32037.14.aps.75.20260040

基于铯原子6S_1/2(F = 4)→6P_3/2→8S_1/2→7P_3/2→6S_1/2(F = 4) 菱形能级系统，采用852 nm (6S_1/2→6P_3/2)和795 nm (6P_3/2→8S_1/2)两束红外泵浦光共同激励铯原子蒸气，通过四波混频过程实现频率上转换，获得了456 nm (7P_3/2→6S_1/2) 相干、准直蓝光。实验中将两泵浦光束以近共线、同向方式单次穿过铯原子蒸气时，所产生的相干蓝光作为种子光注入一个四镜环形光学谐振腔，成功实现了相干蓝光的腔增强输出。与无腔条件下的单次泵浦构型相比，相干蓝光的输出功率提升了近一个数量级。系统研究了腔增强相干蓝光输出对泵浦光偏振、频率及原子气室温度等关键参数的依赖关系，为进一步优化实验条件、提升相干蓝光功率提供了依据。此外，光学谐振腔还有助于压窄相干蓝光的线宽。该窄线宽、频率可调的相干蓝光，在量子光学实验、自由空间光通信等领域具有潜在的应用前景。

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稠密等离子体焦点关键参数对中子产额的影响

黄甜，王思远，段书超

物理学报, 2026, 75(10):100502

doi: 10.7498/aps.75.20251704

cstr: 32037.14.aps.75.20251704

为定量揭示稠密等离子体焦点(dense plasma focus，DPF)装置中关键几何参数对中子产额的影响规律，并为装置性能优化提供理论依据，本文基于自主开发的FOI-PERFECT程序，引入基于Saha方程的电离平衡处理对温度进行修正，并采用Bosch-Hale公式计算氘-氘(D-D)热核反应率，建立了DPF弛豫磁流体模拟模型，对Mather型DPF装置的中子产额开展系统数值模拟。研究考查了阳极长度、阳极半径及阴阳极间隙等几何参数对中子产额的影响，首次将阳极半径作为独立扫描变量，并考查了阴阳极间隙在中子产额优化中的影响。结果表明，在本研究工况下阳极长度与半径均存在明确的最优区间，可显著地提升中子产额；阴阳极间隙对产额的影响相对较弱。本文实现了DPF关键几何参数与中子产额之间的定量关联，为装置结构设计与性能优化提供了一种可复用的建模方法和理论参考。

图2 DPF中不同阶段的氘离子密度图

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微纳光纤波导冷原子混合系统的荧光关联测量

冯康杰，王建庭，王立勋，武晓阳，周静，张玉川，荣静宇，宋丽军，李刚，张鹏飞，张天才

物理学报, 2026, 75(10):100402

doi: 10.7498/aps.75.20251801

cstr: 32037.14.aps.75.20251801

微纳光纤波导与冷原子耦合的混合量子系统兼具微纳结构局域光场强和冷原子相干性好的优势，是研究光与物质相互作用、量子信息的重要平台。本文构建了基于双磁光阱的微纳光纤-冷原子耦合实验系统，利用微纳光纤波导的倏逝场实现了与冷原子团的高效耦合及荧光收集。采用光子关联测量技术测量冷原子团辐射荧光的二阶强度关联函数，其呈现出少光子的反聚束的量子特性。结合多原子荧光关联理论，实现了与微纳光纤波导耦合的有效原子数及光与原子相互作用拉比频率的精确表征。实验结果表明，通过调节二维磁光阱到三维磁光阱推送光的功率，可实现微纳光纤表面有效原子数的精确调控，荧光计数率与有效原子数呈线性关系，有效原子数控制精度达到0.14。另外，本文系统研究了激发光参数对相互作用的影响，验证了有效拉比频率的平方与激发光功率、拉比频率与频率失谐量的线性依赖关系。该研究为微纳光纤表面原子数量的精确操控提供了可靠方法，也为探索多体辐射效应、制备高品质量子光源及研究非线性量子光学提供了实验依据。

图2 (a)不同有效原子数N下探测器D1-D2二阶强度关联测量结果；(b)荧光计数率与有效原子数随推进光功率的变化关系，实线为光学布洛赫方程稳态解理论的拟合曲线，阴影区为D1-D2和D1-D3两组关联测量结果的标准差；下方插图为单原子荧光计数率与有效原子数的比值C/N随推进光功率的变化趋势，水平线为C/N均值927，标准差124

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X射线形貌方法在4H-SiC晶圆缺陷表征中的应用

莫秋祺，赵昌哲，郑理，李中亮

物理学报, 2026, 75(10):100808

doi: 10.7498/aps.75.20260007

cstr: 32037.14.aps.75.20260007

晶体缺陷作为制约半导体器件电学性能、成品率及可靠性的关键物理因素，其对材料宏观物性的限制已成为根本性科学问题。X射线形貌术是研究近完美晶体中长程应变场的关键技术，其理论依据是X射线在周期性畸变晶格中的动力学衍射理论。本研究以宽禁带半导体的典型代表—碳化硅(SiC)单晶为模型系统，运用X射线形貌学方法对其中存在的螺旋位错、刃型位错及基平面位错进行系统的物理表征。重点探讨了基于消衬准则定量判定位错柏氏矢量的方法学，并分析了不同衍射几何条件下的衬度特征。本文揭示了X射线形貌技术作为定量探究晶体缺陷物理的科学方法所具有的内在价值。

图5 (a) TSD 衍射角度变化；(b) TSD 峰宽变化；(c)单个左旋 TSD 及其应变区域衍射角度变化；(d)单个左旋 TSD 及其应变区域衍射峰宽变化

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《物理学报》2026年第10期全文链接：

https://wulixb.iphy.ac.cn/custom/2026/10

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