物理前沿

室溫量子網(wǎng)絡(luò)研究

上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院金賢敏團(tuán)隊和李家明院士合作，實驗上首次基于室溫原子系綜實現(xiàn)了獨立量子存儲節(jié)點之間的預(yù)報量子糾纏建立。相關(guān)成果發(fā)表于Optica。研究團(tuán)隊主要使用了兩項巧妙但是易于操控的設(shè)計，分別是針對正交偏振干涉儀的鎖相設(shè)計和控溫精度極高的濾波腔設(shè)計，它們?yōu)槌晒崿F(xiàn)室溫原子系綜的預(yù)報糾纏提供了有力的技術(shù)支持。最終，研究團(tuán)隊成功觀察到室溫存儲器間量子糾纏?；诜€(wěn)定的相位鎖定和強大的濾波能力，研究團(tuán)隊觀察到了高干涉對比度的量子干涉曲線，并成功地重構(gòu)出兩個獨立室溫原子系綜之間預(yù)報糾纏的密度矩陣，充分驗證了這種糾纏的存在。

文章封面圖：成功構(gòu)建兩個室溫原子系綜間的預(yù)報量子糾纏（圖片來源于上海交通大學(xué)新聞學(xué)術(shù)網(wǎng)）

文章配圖：室溫量子網(wǎng)絡(luò)解決方案的實驗裝置模型圖（圖片來源于上海交通大學(xué)新聞學(xué)術(shù)網(wǎng)）

多功能鈍化實現(xiàn)穩(wěn)定、低開路電壓損失的鈣鈦礦太陽能電池

武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院方國家等人開展了鈣鈦礦電池的合作研究。相關(guān)成果發(fā)表于Nature Photonics。該研究通過采用丁胺分子對三維鈣鈦礦表面的處理，在三維鈣鈦礦表面形成了梯度能級分布的二維鈣鈦礦表面鈍化層；同時丁胺分子在熱動力學(xué)的驅(qū)動下自上而下擴(kuò)散，在鈣鈦礦薄膜內(nèi)的晶界處形成了二維/三維鈣鈦礦的本體異質(zhì)結(jié)，從而有效降低了三維鈣鈦礦薄膜的面缺陷和體缺陷濃度。這種表面和體內(nèi)的協(xié)同鈍化策略有效地降低了不同帶隙寬度鈣鈦礦薄膜中的非輻射復(fù)合損失。同時，由于二維鈣鈦礦具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性，基于這種方法制備的二維/三維鈣鈦礦電池，其穩(wěn)定性也得到了顯著提高。

二維材料-鐵電混合系統(tǒng)光電探測

西安交通大學(xué)電信學(xué)部電子學(xué)院任巍教授、牛剛特聘研究員團(tuán)隊與國內(nèi)外科研人員合作，報道了二維材料-鐵電薄膜混合系統(tǒng)光電探測應(yīng)用的新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于ACS NANO。文章回顧了二維材料和鐵電材料基礎(chǔ)，并進(jìn)一步針對二維材料-鐵電材料混合系統(tǒng)的相互作用進(jìn)行研究與討論。對鐵電材料極化對二維材料的能帶調(diào)控、電特性和光電特性增強進(jìn)行了系統(tǒng)深入分析。對于器件工藝，特別是電極與溝道材料的接觸進(jìn)行了討論，并總結(jié)了提高光電探測器性能的常見工藝與方法。針對不同器件結(jié)構(gòu)的光電探測器進(jìn)行系統(tǒng)討論，對光電探測器的結(jié)構(gòu)、性能及突出特點進(jìn)行總結(jié)，并針對鐵電材料對二維材料在光電應(yīng)用中的調(diào)控作用進(jìn)行了分析。

基于預(yù)啁啾管理放大技術(shù)的高增益高平均功率光纖激光器

中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心常國慶研究員、魏志義研究員及西安電子科技大學(xué)王軍利教授等人，在棒狀光子晶體光纖中實現(xiàn)了高增益高平均功率的超短脈沖輸出。相關(guān)成果發(fā)表于Optics Letters。目前在超快光纖激光領(lǐng)域，驅(qū)動激光一般由啁啾脈沖放大技術(shù)加額外的后置壓縮級來產(chǎn)生小于50 fs的脈沖寬度。這種方案的后置壓縮級一般采用復(fù)雜的充氣裝置，因此系統(tǒng)復(fù)雜度很高。該研究利用數(shù)十毫瓦的弱小信號，僅通過結(jié)構(gòu)緊湊的一級放大器就獲得了平均功率大于100W、增益高達(dá)38dB的超短脈沖，優(yōu)化參數(shù)補償色散后脈沖寬度短至37fs。

冰基光纖新材料

浙江大學(xué)光電學(xué)院郭欣副教授和童利民教授與合作者發(fā)現(xiàn)生長成單晶微納光纖的冰，在性能上與玻璃光纖相似，既能夠靈活彎曲，又可以低損耗傳輸光。相關(guān)成果發(fā)表于Science。研究團(tuán)隊在大量實驗基礎(chǔ)上，改進(jìn)了已有的電場誘導(dǎo)冰晶制備方法，成功生長了直徑從800納米到10微米的高質(zhì)量冰單晶微納光纖。在冷凍電鏡下，驗證了這些沿c軸生長的冰單晶微納光纖具有很好的直徑均勻性和表面光滑度。研究發(fā)現(xiàn)，通過大應(yīng)變彎曲冰微納光纖，有可能為相變所需的高壓提供一種簡單的解決方案。此外還發(fā)現(xiàn)，該材料對光場的響應(yīng)特性取決于其組成元素、分子結(jié)構(gòu)及其排列方式。

冰微納光纖導(dǎo)光示意圖（左圖）及光學(xué)顯微鏡下的寬帶光傳輸實驗照片（右圖）（圖片來源于浙江大學(xué)網(wǎng)站）

材料對光場的響應(yīng)特性取決于其組成元素、分子結(jié)構(gòu)及其排列方式。（圖片來源于浙江大學(xué)網(wǎng)站）

費米弧電子在外爾軌道中的回旋輸運特性

復(fù)旦大學(xué)物理系教授修發(fā)賢等人撰寫了關(guān)于新型外爾電子回旋軌道的綜述。相關(guān)文章發(fā)表于Nature Reviews Physics。作者對外爾軌道的形成機(jī)制和物理特性等方面做了系統(tǒng)性的介紹，并從三維量子霍爾效應(yīng)和低散射概率特性兩個方面深入研究了外爾軌道在材料電學(xué)行為中的影響。外爾軌道在保證朗道能級不色散的條件下，引入了平行磁場的第三個維度無耗散運動。這個特殊物理過程使得量子霍爾回旋軌道突破了二維空間的限制，拓展到了更高維度。同時，外爾軌道中的費米弧由于其準(zhǔn)線性的電子結(jié)構(gòu)，能有效抑制電子間的散射概率，在高電子態(tài)密度的情況下仍能具有很高的遷移率。

“無噪聲光子回波”量子存儲方案

中國科技大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊在量子存儲及量子網(wǎng)絡(luò)研究中取得原創(chuàng)性進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于Nature Communications。光子回波作為光與物質(zhì)作用的一種基本物理過程，已在眾多學(xué)科領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用，代表性的應(yīng)用有核磁共振成像（射頻波段）、電子順磁共振譜儀（微波段）及二維電子光譜（光波段）等。然而強電磁波脈沖作用在原子系綜上，會給原子上能級帶來殘留布居數(shù)，導(dǎo)致自發(fā)輻射噪聲。研究團(tuán)隊的李傳鋒、周宗權(quán)研究組提出并實驗實現(xiàn)無噪聲光子回波，實測噪聲比前人的結(jié)果降低了670倍，首次觀察到單光子的光子回波，并由此實現(xiàn)了高保真度的固態(tài)量子存儲。

新型核用復(fù)合陶瓷研發(fā)及輻照性能評價

中國科學(xué)院近代物理研究所核能工程材料室科研人員在核用復(fù)合陶瓷材料研發(fā)及輻照評價研究方面取得進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于Ceramics International?？蒲腥藛T以高強度的氧化鋯增韌氧化鋁（ZTA）為基體，通過添加具有高彈性模量的碳化物顆?；蚓ы?，制備了相變+顆粒+晶須協(xié)同增韌的強韌化復(fù)合陶瓷。依托蘭州重離子加速器（HIRFL）、低能量強流高電荷態(tài)重離子研究裝置（LEAF）及320kV綜合實驗平臺等裝置提供的離子束流，開展了強韌化ZTA復(fù)合陶瓷的抗輻照性能評價研究，發(fā)現(xiàn)具有特定組織結(jié)構(gòu)和成分的復(fù)合陶瓷可以有效抑制大尺寸氦泡的形成和生長，并證實了復(fù)合陶瓷具有更為優(yōu)異的抗輻照非晶化能力。