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玻璃形成液体弛豫结构特征的机器学习研究

潘强强，杨阳，罗健，王琦，彭海龙

物理学报, 2026, 75(11):110701

doi: 10.7498/aps.75.20260233

cstr: 32037.14.aps.75.20260233

不均匀弛豫是过冷液体最典型的动力学特征，其随时间的演化通常呈现非指数形式。这种非指数行为使得液体的弛豫时间在体系慢动力学出现时以超Arrhenius的形式增加，而液体结构仅有细微的变化。在该过程中，急剧变化的动力学性质与静态结构是否存在关联仍具有争议。本文以典型二元玻璃形成体系Cu₅₀Zr₅₀为研究对象，采用经典分子动力学模拟结合监督机器学习方法，从原子尺度系统研究了静态结构与α弛豫动力学之间的内在关联，定义了具有物理可解释性的原子尺度软度序参量S_i。研究结果表明，随着温度降低，过冷液体中原子迁移率分布由单峰逐渐演化为双峰结构，明确标志着低温区动力学不均匀性的显著增强。由机器学习预测得到的软度场显示，高S_i原子与在后续α弛豫过程中发生显著位移的原子高度相关。并在空间上形成清晰“高软度-低软度原子群”双群体分布。对于给定S_i的原子群体，其动力学激活概率在过冷液态区间内服从Arrhenius行为，对应的激活能与S_i呈近似线性关系；相比之下，其α弛豫时间在低温区表现出明显的非Arrhenius特征，反映了协同运动的增强。与动力学行为相对应，软度结构序参也呈现双峰分布，表明在过冷液态区间，原子局域结构的激活倾向经历了显著的重分配。本研究为揭示过冷液态过程中结构演化规律以及动力学不均匀性所对应的结构特征提供了新的视角。

图1 结构序参软度S_i的概率分布及其温度演化   (a)不同温度下S_i的概率密度函数P(S)；(b)—(c)对780 K与1800 K的P(S)进行双峰高斯拟合。红色表示“高软度原子群”，蓝色表示“低软度原子群”

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强场驱动下Mott绝缘体高次谐波的退相干调控

李惠茹，李博，张睿思，李利，胡建功，杜桃园

物理学报, 2026, 75(11):110307

doi: 10.7498/aps.75.20251765

cstr: 32037.14.aps.75.20251765

固体高次谐波产生是探测非平衡量子多体动力学的重要手段，然而在强关联体系中，传统的纯态演化方法难以自洽地刻画退相干效应。本文基于一维半填充Fermi-Hubbard模型，采用含时薛定谔方程与Lindblad形式的密度矩阵主方程，系统研究了强激光场驱动下关联电子体系的非线性光学响应及其退相干调控机制。首先，通过对比计算证实，在无退相干极限下，两种方法在高次谐波谱及双占据动力学的描述上具有高度一致性。进一步研究发现，引入退相干将显著抑制长轨道与短轨道之间的相干干涉，使谐波谱逐渐呈现出清晰的平台结构与截止特征。双占据动力学分析表明，退相干过程通过缩短量子相干寿命，削弱多体相干对电子跃迁的抑制作用，从而加速双占据态的生成。与此同时，时频分析揭示了退相干的轨道选择性特征，即优先抑制相位敏感的长轨道辐射，而保留由短轨道主导的主要辐射贡献。本研究从微观层面阐明了退相干重塑量子路径干涉的物理机制，为利用多体相互作用与退相干效应优化强关联体系中的高次谐波光源提供了理论依据。

图1 退相时间T₂对一维Fermi-Hubbard模型高次谐波产生的影响 (a) 弱场驱动(F₀ = 10 MV/cm)下不同退相干强度的谐波谱对比：无退相干(T₂ = ∞，蓝色实线)、中等退相干(T₂ = 100 fs，黑色实线)以及强退相干(T₂ = 10 fs，红色实线)；(b) 强场驱动(F₀ = 50 MV/cm)下的对应结果

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利用多频推送光提升双磁光阱装置中的冷原子输运效率

康鑫，吴嘉涛，史深圳，高璐娜，陈雨柯，韩成银，鹿博，李朝红

物理学报, 2026, 75(11):110306

doi: 10.7498/aps.75.20260099

cstr: 32037.14.aps.75.20260099

基于二维磁光阱和三维磁光阱组合的双磁光阱装置在冷原子领域有广泛的应用。如何提升双磁光阱装置中的冷原子输运效率仍是该领域的一个重要问题。二维磁光阱中的冷原子团呈现长条形，冷原子沿长条形方向的速度分布引起的多普勒展宽远大于原子的自然线宽。因此，单一频率的激光只能推送二维磁光阱中特定速度群的冷原子。本文提出并实验实现了一种利用多频推送光的冷原子输运方案。该方案通过一个电光调制器对单频推送光施加调制，产生的多频推送光可以有效推送较宽速度分布的原子。我们研究了多频推送光的功率、失谐量和驱动电光调制器的射频功率对三维磁光阱中的原子数和装载速率的影响。实验结果表明，采用多频推送光可以显著提升三维磁光阱中的原子数。在相同的推送光功率条件下，原子数的最大增幅超过40%。本文提出的多频推送光方案不仅发展了冷原子的制备技术，也将推动冷原子物理和量子精密测量等领域的发展。

图1 多频推送光实验装置示意图，包括激光失谐量设置模块、多频激光产生模块和冷原子输运模块 M：反射镜；QWP：四分之一波片；AOM：声光调制器；PBS：偏振分束棱镜；HWP：半波片；FR：法拉第旋光器；EOM：电光调制器

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表面有限能隙的拓扑绝缘体薄层结构Imbert-Fedorov位移

王一凡，曾然，沈飞翔，黄宇航，杨淑娜，李浩珍，羊亚平

物理学报, 2026, 75(11):110709

doi: 10.7498/aps.75.20251449

cstr: 32037.14.aps.75.20251449

光自旋霍尔效应体现为IF（Imbert-Fedorov）横向位移，本文研究了横向位移在具有有限的表面能隙的拓扑绝缘体层状结构中的特性，讨论了表面能隙、表面磁化以及入射极化态和结构厚度等因素对位移的影响。通过调控表面能隙可得到显著增强的IF位移极值。在拓扑绝缘体表面平行磁化的情况下，拓扑磁电极化率对IF位移极值的增强作用更为显著，位移极值对应的表面能隙在拓扑磁电极化率增大时向更窄的能隙值移动。在入射极化态与层厚度对位移的综合影响中发现，位移随厚度起伏的条纹峰值在极化角变化过程中会呈现偏移，在两种表面磁化情况中该偏移的方向相反。本文研究结果为基于拓扑材料光束横向位移的新型高性能光学元器件以及高灵敏测量提供了新思路。

图1 有限表面能隙拓扑绝缘体层状结构的IF横向位移效应(a)与表面能隙(b)示意图

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高焓等离子体流场电子密度低频电磁波衰减与计算流体力学模拟联合诊断方法

谢楷，吴明兴，刘修远，姚泽，王文韬，汪球，徐晗，刘艳，马平

物理学报, 2026, 75(11):110501

doi: 10.7498/aps.75.20260089

cstr: 32037.14.aps.75.20260089

实现地面模拟高速目标等离子体鞘套电子密度可靠诊断是开展高速飞行器通信中断、电磁散射特性等实验研究的重要前提。本文提出了一种结合低频电磁波衰减与计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）模拟的高焓等离子体电子密度诊断方法。该方法利用低频电磁波（7 MHz）在等离子体中传播时的衰减特性来构建目标函数，通过粒子群优化（particle swarm optimization，PSO）算法反演电子密度与碰撞频率的比值，再结合CFD数值模拟获得的碰撞频率，实现对电子密度的解耦。在高焓激波风洞中先后开展了CFD碰撞频率验证与低频诊断验证实验。结果表明：CFD计算的碰撞频率与静电探针测量结果的一致性验证了数值模拟的可靠性；低频诊断方法与静电探针在流场稳定时期测量结果符合较好，误差基本小于0.2个数量级，验证了低频-CFD诊断方法的有效性。此外，7 MHz工作频率可适用于大多数高焓等离子体场景，但当密度低于10¹⁷ m^–3量级时需要提高工作频率来提高诊断精度。该方法具有非接触、系统简单、适用于复杂实验场景等优势，但诊断准确性依赖于碰撞频率与等离子体厚度的准确评估。本文研究为高速目标等离子体电磁特性地面实验提供了一种新型可靠的诊断手段，未来可推广至感应耦合等离子体（inductively coupled plasma，ICP）风洞等多类场景。

图1 JF10高焓激波风洞结构示意图

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《物理学报》2026年第11期全文链接：

https://wulixb.iphy.ac.cn/custom/2026/11

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