验证QED: 束缚电子g因子 | 前沿快讯No.25

Original 中国物理学会中国物理学会 2022-10-21

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快讯

束缚电子g因子差异

向列相电子态

光电神经形态晶体管

测量耦合离子中束缚电子g因子差异

量子电动力学是物理学中最基本的理论之一，已被证明与实验结果非常一致。特别是，对Penning陷阱中的带高电荷量离子电子磁矩的测量为量子电动力学提供了一个严格的探针，使得可以在最强的电磁场中检验标准模型。当研究同位素之间的差异时，由于相同的电子构型，许多常见的量子电动力学贡献相互抵消，使解决由核差异引起的复杂问题成为可能。然而在实验上受到了很大限制，特别是由于离子质量的精度或磁场稳定性的限制的影响。

本文作者马克斯普朗克核物理研究所Tim Sailer等报告了一种克服了这些限制的测量技术，通过共捕获两个带高电荷量的离子，并直接测量了它们的g因子的差异。作者对锁定在共同磁控轨道上、相距只有几百微米的离子应用双重拉姆齐式测量方案，相干地提取其自旋进动频率的变化。在相对于它们的g因子每万亿分之0.56的精度下测量了Ne(9+, 22)和Ne(9+, 20)同位素的束缚电子g因子的同位素位移，与最先进的技术相比精度提高了大约两个数量级。解决了核反冲过程中量子电动力学的贡献，准确地验证了相应的理论，提供了新的方法来对新的物理学设置约束条件。

相关研究成果以Measurement of the bound-electron g-factor difference in coupled ions为题，发表在《自然》 Nature 606, 479-483 (2022)上。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04807-w.pdf

结构转变对向列相电子态的异常贡献

铁基超导体中的向列序指的是旋转对称性破缺但保持平移对称性的电子相，通常与温度降低时发生的结构转变——从四方晶相向正交晶相——同时发生。这种向列相很可能在高温超导配对中起着关键作用，其物理本质是铁基超导体系研究的主要课题。电子向列相可以来源于四方晶相向正交晶相的结构相变、轨道相互作用或磁有序，早期的理论和实验表明，四方晶相向正交晶相的晶格畸变可能太小不足以驱动向列电子特性，比如平面内电阻率。然而，实验上仍然缺乏纯电子向列相相变的证据，并且结构转变对能带重整化的贡献程度仍不清楚。

本文作者上海交通大学物理与天文学院Yuanyuan Yang等对FeSe超导体进行了高时间和角度分辨的光电子谱测量。在超快光激发下，在布里渊区中心附近观测到两个与超快电子相变对应的临界激发，在时间和能量分辨范围内发现其仅仅来源于dyz轨道。通过与详细的温度依赖测量结果进行比较，认为在超导转变温度以上出现了两个平衡的电子相变，分别位于90K和120K，并在实验确定了结构转变对向列相的异常贡献在10meV量级。其观察结果强烈表明在FeSe的能带演化过程中，必须考虑到120K的电子相变，并且结构转变的贡献在铁基高温超导体的向列相中起着重要的作用。

相关研究成果以Anomalous Contribution to the Nematic Electronic States from the Structural Transition in FeSe Revealed by Time- and Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy为题，发表在《物理评论快报》 Physical Review Letters 128, 246401 (2022)上。

原文链接：

https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.128.246401

铟镓氧化锌基光电神经形态晶体管

受人类大脑中峰值神经网络的启发，神经形态系统可以像大脑一样进行高效并行信息处理。这种系统可以实现高效的人工智能，同时减少计算平台的计算负载和能源消耗。因此，从硬件上实现具有脉冲编码能力的神经形态系统越来越引起人们的关注。这种硬件的一个基本组成部分是电导权重可调的光电突触。光电突触已经被开发用来模拟基于尖突的突触功能，能够检测并整合光强信号到兴奋性突触后电流中。此外，基于铟镓氧化锌的光电神经形态突触使用脉冲光作为外部突触输入，因为其优良的特性，比如低延迟、宽带宽和优越的并行性等，是的下一代神经形态系统具有很高的潜力。到目前为止，已经报道了基于光电神经形态器件的人工突触具有简单的脉冲驱动应用。通过脉冲驱动处理进行突触编码的光电突触在高效智能方面具有重要的应用前景.

本文作者南京大学电子科学与工程学院林鑫煌等制备了基于脉冲过程的铟镓氧化锌基光电神经形态晶体管，405纳米的脉冲光被用作突触输入，模拟了一些基本的突触可塑性，包括兴奋性突触后电流、短期可塑性和高通滤波。更有趣的是，由光脉冲编码的莫尔斯电码是可以用其进行解码并转换成振幅信息。此外，该器件与适合大规模集成神经形态系统的标准集成过程相兼容。

相关研究成果以Indium-Gallium-Zinc-Oxide-Based Photoelectric Neuromorphic Transistors for Spiking Morse Coding为题，作为亮点文章Editors’ suggestion发表在《中国物理快报》Chinese Physics Letters 39 068501 (2022)上。

原文链接：

http://cpl.iphy.ac.cn/10.1088/0256-307X/39/6/068501#1

编译：不言

排版：不言

美编：农民

责编：理趣

编者按

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