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亮点文章 | 《物理学报》2026年第4期（一）

已有 112 次阅读 2026-3-5 16:23 |系统分类:论文交流

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EuS/InAs/GaInSb异质结构中磁近邻效应的输运证据

贾佩哲，张文锋，杜瑞瑞

物理学报, 2026, 75(4):040702

doi: 10.7498/aps.75.20251460

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拓扑材料近年来得到了飞速的发展，利用铁磁材料对其实现磁近邻效应作为通向拓扑量子计算道路中的重要一环，始终吸引着凝聚态物理学界的关注。本文利用电子束蒸镀技术，在二维拓扑绝缘体InAs/GaInSb双量子阱表面生长铁磁绝缘体硫化铕(EuS)，构建铁磁绝缘体/二维拓扑绝缘体(EuS/InAs/GaInSb)异质结构并制备霍尔器件，随后在低温下进行了系统的输运测量。实验结果表明，随着InAs中电子波函数的空间分布趋近EuS，EuS对其磁近邻效应逐渐增强。具体表现为霍尔器件在垂直磁场下奇宇称磁阻的斜率逐渐增大，零场附近的正磁阻会向负磁阻转变，同时，平行磁场下的负磁阻效应亦会随之变强。结合电阻-温度曲线在低温段(低于20 K)符合近藤效应的电阻上升行为，本文分析并得出InAs中电子气在磁场下的负磁阻可以解释为由近藤效应而引起的结论。综合实验数据和分析结果，本文给出了InAs/GaInSb中电子被EuS磁近邻的输运证据。

图3 (a) 零门压300 mK时上通道与下通道测到的磁阻；(b) 零门压300 mK时提取出的奇宇称磁阻；(c) 300 mK时不同门压下的奇宇称磁阻；(d) 对称化后不同门压下–1—+1 T内的磁阻；(e) 器件的电阻-温度曲线，插图内为利用近藤效应电阻-温度关系拟合得到的结果；(f) InAs量子阱中电子波函数的空间分布在不同门压下的示意图

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特邀综述

高速视觉芯片研究进展

王哲，杨旭，吕卓阳，丁伯文，于双铭，窦润江，石匆，刘剑，吴南健，冯鹏，刘力源

物理学报, 2026, 75(4):040804

doi: 10.7498/aps.75.20251534

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在边缘计算场景中，视觉感知系统的响应速度、体积及功耗已成为核心挑战。传统感算分离的视觉系统因数据传输导致的高延迟、高功耗以及隐私泄露等问题亟待解决。在此背景下，模仿人类视觉系统的视觉芯片成为有效解决方案之一，视觉芯片将图像采集与信息处理集成在一起，实现了感算一体的协同处理机制，能在边缘端高效完成视觉感知与计算任务。本文围绕高速视觉芯片的技术路径，系统梳理了其关键环节的研究进展，分别从高速传感器件、读出电路与智能处理3个层面展开论述。分析了互补金属氧化物半导体图像传感器、动态视觉传感器与单光子图像传感器在实现高速光电转换中的物理机制、结构创新与性能瓶颈；探讨了高速模数转换、地址事件编码及时间相关单光子计数等读出电路架构及其效率优化策略；并介绍了基于脉冲信号的高速图像复原与脉冲神经网络处理等前沿智能处理算法。最后对高速视觉芯片未来发展趋势进行了展望。

图1 视觉芯片信号处理流程

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特邀综述

拓扑材料的超快光谱研究

刘豪，孟建桥

物理学报, 2026, 75(4):040703

doi: 10.7498/aps.75.20251330

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拓扑材料因其受对称性保护的狄拉克或外尔能带结构，在量子输运、自旋电子学及非线性光学等领域具有重要应用潜力。超快泵浦-探测光谱技术可在飞秒至纳秒时间尺度内直接探测光激发载流子的非平衡动力学过程，从而揭示电荷、自旋与晶格等自由度之间的耦合机制。本文系统综述了该技术在拓扑绝缘体、拓扑半金属及磁性拓扑材料中的研究进展，重点讨论了表面态-体态相互作用、自旋极化动力学、相干声子与磁振子激发以及光诱导拓扑相变的电子机制、晶格机制和磁序相关机制。最后，展望了多维谱学联合测量与理论模拟相结合在超快调控拓扑物态领域的应用前景。本文旨在为拓扑材料非平衡物理研究及其在光电、自旋器件中的应用提供参考。

图10 晶格机制与磁序相关的拓扑相变 (a)相干声子位移激发实现光诱导晶格几何的相干控制示意^[162]；(b)太赫兹相干激发驱动ZrTe₅中狄拉克半金属拓扑态切换示意图^[130]；(c) MnBi₂Te₄中有效平均层间交换相互作用随平均呼吸模式〈Q_R₍₃₎〉的变化，ASD代表反位缺陷^[92]；(d)平衡相图随温度与哈伯德U值的变化^[184]；(e)，(f)低温下EuAgAs的瞬态反射率表现出光通量依赖行为^[140]

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青年科学评述

量子电池的研究进展

王璐，吴风霖，李娜娜，郭森炎，樊浩，刘树倩，刘思远

物理学报, 2026, 75(4):040607

doi: 10.7498/aps.75.20251507

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量子电池是一种基于量子力学原理设计的新型储能装置，旨在克服传统电化学电池在能量密度、充电速度和效率等方面的性能极限。本文系统梳理了该领域近年来在理论和实验方面的研究进展，重点阐述了其理论框架和核心物理机制，包括量子纠缠和量子相干在能量存储、传输与提取过程中的关键作用。同时，回顾了现有的量子多体电池模型及其开放系统特性中的关键问题，探讨了远距离无线充电的实现路径和发展前景，并介绍了具有潜力的实验实现平台。量子电池研究处于快速发展阶段，其成果不仅对下一代高性能储能技术具有潜在变革性意义，也为量子热力学和量子资源理论提供了重要的实验验证平台。

图1 量子电池是一种具有非零能量带宽的量子系统W(H₀)=ε_max−ε_min>0。通过循环幺正操作可实现充电和能量提取。需要一个活性态ρ(即非被动态)和幺正操作U，从而可以从系统中提取部分功Tr[(ρ−UρU^†)H₀]>0。理想情况下，U会提取方程(4)定义的可提取能ε(ρ)。实际应用中，量子电池可能因与环境相互作用而以弛豫速率τ_r⁻¹损失能量。理想情况下，充电或提取能量的时间尺度与弛豫时间尺度应保持明显分离(τ_r≫τ_c,τ_e)^[2]

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编辑推荐

基于冷原子磁场调控的光量子存储

董亮，陈琳瑜，王兴昌，梁馨云，左瀛，陈洁菲

物理学报, 2026, 75(4):040302

doi: 10.7498/aps.75.20251399

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光量子存储器在量子计算、量子传感、量子通信等领域有非常重要的地位。冷原子系统因具有优异的量子相干特性、可控性和极佳的弱光场处理能力，成为实现高质量光量子态存储的重要平台之一。其中雪茄型结构的冷原子系综由于光学深度可达100以上而具备高效的存储性能。然而外界不均匀的剩余磁场，使其存储寿命在使用过程中受到了极大的限制。本文研究了由囚禁线圈关断残余及环境涡旋电流产生的非均匀磁场引发的原子自旋退相干问题。理论和实验表明，直流磁场能提供量子化轴，而且可抑制非均匀磁场的影响，并调控自旋退相干与重相干周期。进一步地，演示了在磁子能级的光学泵浦过程中，泵浦光功率可有效控制原子布居占比，从而精准控制退相干和重相干发生的强度。基于以上磁场调控结果，本文提出了一种双时间点的光子纠缠态的产生、存储和测量方案。基于冷原子系综制备的光子对是窄线宽，其在时间点上编码的光子纠缠态在长距离传输中更稳定。利用外加磁场的方式调控原子自旋波退相干、重相干的周期时间，可以选择性地将双时间点的原子自旋波转化为对应时间的读光子，从而构建正交的时间点测量基矢。

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编辑推荐

键合特征对金属玻璃弹性变形机制的影响

闫澳，吴桢舵，刘思楠，姚忠正，朱贺，兰司

物理学报, 2026, 75(4):040805

doi: 10.7498/aps.75.20251679

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金属玻璃变形行为的起源被认为是局域结构的重排，但是变形过程中不同原子键和团簇类型带来的结构响应机制仍然不明。我们使用同步辐射高能X射线全散射技术结合对分布函数分析方法原位研究了金属-类金属键体系与金属-金属键体系的金属玻璃拉伸变形过程中的局域结构演变。结果表明，在拉伸弹性应变状态下，金属-金属键体系金属玻璃的短程和中程有序结构堆积密度均变得更加松散，且结构趋于无序化。在金属-类金属体系中，虽然短程有序结构的堆积密度在应变作用下整体结构趋于松散，但是局域原子键的协同重排使其短程有序结构有序度增加，并且延伸至中程序尺度。研究发现金属玻璃原子键的类型显著影响了原子间关联长度与局域结构有序度的变化，进而影响微观结构的非均匀性与变形行为。研究结果为揭示金属玻璃变形的微观结构起源提供了新的理解。

图3 金属玻璃T(r)曲线的Gaussian分峰拟合与统计结果 (a) Pd_77.5Cu₆Si_16.5拟合；(b) Zr₅₉(Cu_0.55Fe_0.45)₃₃Al₈拟合；(c) Pd_77.5Cu₆Si_16.5和(d) Zr₅₉(Cu_0.55Fe_0.45)₃₃Al₈原子对键长的变化；(e) Pd_77.5Cu₆Si_16.5和(f) Zr₅₉(Cu_0.55Fe_0.45)₃₃Al₈原子对分峰的FWHM变化

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编辑推荐

原位X射线表征下金属有机化学气相沉积氮化物外延生长动力学研究进展

鞠光旭，林祺辉，徐尔骐，王新强，葛惟昆，董宇辉，徐科，沈波

物理学报, 2026, 75(4):040701

doi: 10.7498/aps.75.20251197

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III-V族氮化物半导体通常采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)外延方法进行生长，但其复杂的生长动力学及缺陷控制问题仍是制备高质量材料所面临的核心挑战。尤其对于GaN基材料，系统揭示其晶体结构演化规律及外延生长机制，对提升材料质量和器件性能具有重要的科学意义和应用价值。近年来，原位X射线表征技术的快速发展，使研究人员能够实现对外延生长过程的实时监测，深入解析氮化物材料表界面结构的演化过程，从而为材料结构与性能的精准调控提供了可能。借助具有高时空分辨率的同步辐射光源，原位X射线技术已成为研究氮化物生长动力学的重要手段。本文系统回顾了近年来国际上在氮化物半导体原位X射线研究方面的最新进展，重点介绍了原位MOCVD生长系统的构建、原位X射线表征方法的发展与应用，以及外延过程中表界面结构演化的实时观测与动力学分析。最后，结合当前研究热点与挑战，对该领域未来的发展方向进行了展望。