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近日，北京大学物理学院现代光学研究所、人工微结构和介观物理国家重点实验室、纳光电子前沿科学中心、“极端光学创新研究团队”王剑威研究员和龚旗煌院士课题组与合作者在光量子计算芯片研究中取得重要进展。面向通用量子计算的应用，联合研究团队在硅基集成光量子芯片上实现了八量子比特簇态量子计算模型机，验证了量子纠错编码对量子计算性能的提升具有重要作用，相关研究成果发表于《自然·物理》（Nature Physic...
微腔光场调控在基础光物理研究和先进光学技术发展中具有重要意义。通常的微腔光场调控研究主要在实空间或动量空间中进行，虽已被成功应用于量子光学、精密测量等诸多领域，但迄今仍无法充分发挥优势。为了完备描述一个物理系统的动力学特征，必须同时涵盖动量和空间维度的信息，“相空间”的概念应运而生，其对统计力学、混沌物理等学科的发展起到至关重要的作用。上个世纪90年代，相空间被首次引入微腔光子学研究，为非对称光学...
2021年12月23日，北京大学物理学院物理学院量子材料科学中心何庆林研究员与美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校Taylor L. Hughes、约翰·霍普金斯大学N. Peter Armitage、日本理化学研究所Yoshinori Tokura教授和加州大学洛杉矶分校王康隆教授合作，在《自然·材料》（Nature Materials）“展望”（Perspective）栏目在线发表了题为“拓扑绝缘...
远离稳定线的原子核结构研究发现了大量的奇异现象，如原子核晕的形成、新幻数的产生、新的衰变模式等。质子滴线外的非束缚原子核会自发出射质子到达更稳定的末态；由于核子的对效应，其中偶质子数原子核倾向于同时发射两个质子。近年来，在轻质量区极丰质子的滴线外原子核中，还发现了稀少的三质子和四质子发射现象。这类奇特的衰变模式为研究质子滴线外的新核素提供了强大的谱学手段，揭示出丰富的核结构和核子关联信息。
日前，北京大学物理学院、核物理与核技术国家重点实验室李智焕和华辉课题组及合作者在质子滴线外新核素的研究中取得重要进展：首次在实验中观测到四质子不稳定原子核18Mg，其比自然界稳定存在的最轻的镁同位素少6个中子，通过奇特的四质子发射模式衰变到长寿命的14O末态（图1）；实验同时发现18Mg中可能的第一个2+态，为质子滴线附近N = 8幻数的消失提供了新的证据。
作为一种磁性拓扑绝缘体，锰铋碲晶体（MnBi2Te4）自被发现以来一直备受关注；其量子化现象一般在实验中通过外磁场辅助来观测。一方面，磁场诱导的交换能隙使得量子反常霍尔相更容易被测度，然而另一方面，强磁场也会诱导量子霍尔效应，因此，对于实验观测到的拓扑相是量子霍尔相、量子反常霍尔相或二者的共存相，尚存疑问。通常情况下，实验制备的MnBi2Te4拥有极低的迁移率（74 cm2·V-1·s-1～150...
表面和界面水在自然界无处不在，其特性与功能研究涉及多个学科交叉，在物理学、化学、生命科学、环境科学、能源科学、晶体工程、材料科学等基础和应用领域中起到至关重要的作用。
超导/铁磁异质结具有众多新奇的物理性质，是研究超导电性与铁磁序相互作用的理想对象之一，在超导自旋电子学和超导量子计算领域具有巨大的应用前景。值得注意的是，在超导/铁磁异质结中，由于铁磁体中费米波矢失配导致超导库珀对电子的波函数在铁磁体产生振荡行为（图A），因此基于超导/铁磁构建的磁性约瑟夫森器件是实现非常规π相位约瑟夫森结的有效途径，并且可以通过精准控制铁磁层的厚度，实现零相位与π相位约瑟夫森结的...
在砷化钽（TaAs）晶体中，由于对称性破缺会产生手征外尔点。当投影于晶面后，会形成连接不同手征外尔点且受晶体拓扑性保护的非闭合费米面—费米弧，如图（左）所示；此时的晶面具有费米弧拓扑态，例如(001)晶面，而(110)晶面上由于不同手征外尔点会投影于晶面的同一点，因此不确定是否具有这种费米弧拓扑态。实际上，TaAs晶体中还存在(112)、(114)等可能被解离或易于在晶体表面表现的晶面，但人们对这...
二维磁性材料自2017年被发现以来，已成为物理学及相关领域的研究热点之一。单层二维磁性材料因具有原子级厚度，为研究极限厚度下光与物质相互作用和相关磁光电现象提供了平台；另外，二维磁性材料因具有层状结构，可与其他材料形成范德华接触，为构建种类丰富的高性能磁光电器件提供了可能，在下一代信息技术领域具有广阔的发展前景。
北京大学物理学院高鹏课题组实现界面局域声子色散测量（图）
晶体 界面声子 单晶块材 声子色散测量
2022/3/2
作为晶格振动的准粒子，声子直接影响凝聚态体系的热导率、电子迁移率等物性，并在传统超导、结构相变、光散射等物理机制中起着重要作用。上世纪50年代，诺贝尔物理学奖获得者麦克斯·玻恩（Max Born）与我国半导体物理奠基人黄昆先生合著的《晶格动力学理论》（Dynamical Theory of Crystal Lattices）奠定了声子学的理论基础；而单晶块材的声子结构也能够被光子、电子、中子等多种...
近年来，随着传统硅基芯片制程不断缩小且集成度不断提高，短沟道效应和热效应日趋显著，现有电子器件的运行速度和性能已接近硅基材料极限，对新型材料及器件的探索与研究显得尤为关键。二维材料具有超快响应速度、高电子迁移率等优异的物理特性和完备的电学功能；同时，由于其天然具备原子层极限厚度和平面结构，与当代微纳加工工艺相兼容，有望推动新一代量子材料技术应用的变革。与硅基芯片依赖于晶圆级单晶硅锭制备相似，实现二...
PM2.5（空气动力学粒径小于2.5 μm的颗粒物）是一种主要的大气污染物，严重危害人体健康。世界卫生组织估算全球PM2.5污染每年造成数百万人过早死亡（指死亡年龄低于预期寿命），成为诸多国家亟需解决的重大环境问题。活性氮（Reactive nitrogen; Nr）排放，包括氨氮（NH3）和氮氧化物（NOx），是造成大气PM2.5污染的重要排放来源，它们与二氧化硫（SO2）一起在大气中通过化学转...
近年来发现的范德瓦尔斯磁体是一种低维自旋有序体系。这种体系由于在二维超薄极限下仍然可能具有磁序，且具有高度可调性和功能化特性而受到广泛关注。其中，二维磁体的自旋波量子（磁振子）作为一种低功耗的信息载体，在未来量子增强的信息技术领域具有重要的应用潜力。
北京大学物理学院陈剑豪课题组实现首个电控二维磁振子阀（图）
低维自旋电子学 范德瓦尔斯磁体 电控二维磁振子阀
2021/11/9
近年来发现的范德瓦尔斯磁体是一种低维自旋有序体系。这种体系由于在二维超薄极限下仍然可能具有磁序，且具有高度可调性和功能化特性而受到广泛关注。其中，二维磁体的自旋波量子（磁振子）作为一种低功耗的信息载体，在未来量子增强的信息技术领域具有重要的应用潜力。