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量子多体伤痕态的弱遍历性动力学与本征态热化假说相悖, 在淬火动力学中局域可观测量出现周期振荡. 这种现象通常与伤痕态二分纠缠熵的亚体积定律有关. 纠缠熵呈现出异常值, 与能谱主体相分离. 本文使用精确对角化的方法数值模拟了准一维分形子模型中的彩虹伤痕态, 该态由一系列远距离的四体纠缠组成, 依次分布于中心对称的四个格点, 其二分纠缠熵遵循体积定律. 研究发现该态在未与能谱主体分离的情况下, 表现出了弱热化现象. 当引入横场破坏模型的子系统对称性后, 弱热化特性随即消失. 进一步地, 在分形子模型中提出了彩虹伤痕态的制备方案, 通过调制局域的四体交换相互作用和$ \hat{\sigma}^z$门, 从尼尔态出发, 实现了高保真度的态制备. 分析相互作用的强度噪声影响, 该方案表现出一定的鲁棒性. 本文证明了分形子模型中彩虹伤痕态的存在, 为非平衡量子系统中弱热化的研究提供了新的途径.
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2025, 74 (10): 107401.
doi: 10.7498/aps.74.20250037
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瞬态液相辅助化学溶液沉积法(TLAG-CSD)中氧分压跃升路径生长YBa2Cu3O7–δ的外延取向依赖前驱相中的钡铜比. 为了探究这现象的深层机理, 本文在中高温热处理过程中探究了不同氧分压、不同钡铜比组分对钡铜氧液相([Ba-Cu-O]L)以及反应中间相转变的影响. 研究表明: 液相的形成都具有点到面的特性; 液相出现的温度差异、形态差异, 主要由组分决定, 氧分压只起辅助作用. Y∶Ba∶Cu = 0∶3∶7 (记为0-3-7)都先于Y∶Ba∶Cu = 0∶2∶3 (记为0-2-3)出现液相, 温差在20 ℃ (高氧分压)或40 ℃ (低氧分压). 实验发现这两组分的中间相性状存在差异, 高氧分压下中间相BaCuO2在0-3-7组分是单一特征峰, 晶粒大而分散; 0-2-3组分则是多特征峰, 晶粒小而密集. 导致0-3-7组分的液相区表面积小于0-2-3组分, 进而两组分液相中Y3+过饱和度不同, 造成YBCO的取向差异. 最后总结得出无氟液相生成的基本模型, 完全的[Ba-Cu-O]L膜可由0-2-3组分在750 ℃高氧分压下生成.
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随着雷达组网技术的发展成熟, 未来电磁隐身对抗中双站雷达散射截面(radar cross section, RCS)减缩将比单站更为重要. 人工电磁超表面为双站RCS减缩提供了全新的技术途径. 然而, 受制于大规模阵列优化耗时及双站RCS减缩全空间最值特性, 目前的双站 RCS 减缩超表面设计还存在效率不高、性能较差的问题. 鉴于此, 本文提出了一种小样本条件下的卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)方法, 通过定向优化超表面相位分布, 实现雷达回波全空间均匀散射, 从而达到双站 RCS 减缩效果. 本方法结合了卷积特征提取、残差增强与全连接优化模块, 配合自定义损失函数, 可高效捕捉漫反射相位与 RCS 全空间最值的多维度复杂关系. 理论计算、全波仿真和样品测试结果表明, 在7.26—10.74 GHz 频段内, 利用本方法设计的超表面可实现10 dB以上的双站RCS减缩, 相比传统优化算法减缩效果提升17.2%, 且优化效率显著提高, 有望为武器装备的全空间电磁隐身提供新的技术思路.
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本文提出一种工作在L波段的宽带可重构转极化超构表面设计方法, 并实现了二进制幅移键控(binary amplitude shift keying, BASK)和二进制相移键控(binary phase shift keying, BPSK)两种调制方式的超构表面信息直接调制. 通过控制超构表面单元结构上的开关二极管通断状态, 可在1.17—1.66 GHz频段改变单元的转极化反射幅值和相位, 并通过对其幅相分布特性的实时编码实现波束调控与信息调制. 在此基础上, 构建了基于BASK和BPSK两种调制方式的超构表面新型无线通信系统, 实现了对数字信息的实时调制与传输. 本文提出的超构表面及其设计方法有望在信息传输、卫星通信等应用中发挥作用.
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γ全吸收型探测装置由40个BaF2探测单元组成, 用于在线测量中子辐射俘获反应截面数据, 填补国内实验数据的空白. 实验本底的一个重要来源是BaF2晶体自身包含的α粒子. 为扣除α粒子本底, 数据获取系统采用全波形采集的方式, 在线实验存储的数据量为118 MB/s, 产生了较长的死时间. 利用BaF2探测单元测量3种放射源(22Na, 137Cs及60Co)的实验数据, 确定了信号波形的积分长度为2000 ns时, 能够达到最佳能量分辨率; 使用快总成分比、脉冲宽度和时间衰减常数3种方法进行α粒子和γ射线的鉴别, 计算得到快总成分比(快成分5 ns总成分200 ns)方法的品质因子为1.19—1.41, 脉冲宽度(10%峰值)方法的品质因子为0.94—1.04, 时间衰减常数方法的品质因子为0.93—1.07. 通过品质因子的定量分析和能谱的比较, 确定快总成分比鉴别方法效果最好, 能够有效去除α粒子本底, 为下一步升级数据获取系统, 减少实验数据量, 降低截面数据不确定度奠定基础.
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为解决传统数值模拟方法在蝠鲼三维柔性大变形流场仿真中计算资源与时间上的局限性, 本文提出一种基于去噪概率扩散模型的生成式人工智能方法(surf-DDPM), 通过输入运动参数变量组, 预测蝠鲼表面流场. 首先, 采用浸入边界法和球函数气体动理学格式(IB-SGKS)建立蝠鲼扑动模态的数值计算方法, 获取了在0.3—0.9 Hz频率和0.1—0.6倍体长幅值条件下共180组非定常流场数据集. 其次, 构建了噪声扩散过程的马尔科夫链和去噪生成过程的神经网络模型, 并将运动参数与扩散时间步标签嵌入网络, 完成模型训练. 最后, 验证了神经网络超参数对模型预测的影响, 并可视化了未参与训练的多扑动姿态压力场和速度场预测结果, 进行预报结果准确性、不确定度与预测效率量化分析. 结果显示, 该模型实现了具有大跨度高维上采样特征的蝠鲼表面流场数据的快速准确预测, 预报结果全部位于95%置信区间内, 单工况预测相较CFD方法效率提升99.97%.
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混合型量子点系统是研究热电转换机制的良好平台. 本文提出了一个含自旋-轨道作用的双量子点耦合金属和超导体构成的混合型系统模型, 并对其电荷以及自旋热电输运特征进行研究. 深入讨论了热电系数与系统参数之间的关系, 结果发现系统存在显著的维德曼-弗兰兹定律违背现象, 这有助于增强热电转换效率. 更重要的是, 由于存在超导体能隙外的准粒子隧穿, 这个混合型热电器件能够产生纯自旋塞贝克效应. 在实践上, 该效应可以被利用设计和制造一个纯自旋流发生器. 在线性响应机制下, 本文也讨论了该混合型热电系统作为一个热机的热力学性能. 本研究结果对于理解混合型热电系统的热电转换特征及其热力学性能具有理论和实践意义.
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研究了一维Fibonacci准晶势调制下的p波超导体下的拓扑相变和局域化性质. 在Fibonacci准晶势调制下, 通过计算$Z_2$拓扑不变量确定了系统的拓扑相图. 分析相图指出在Fibonacci准晶势调制下, 系统可以由拓扑平庸超导相进入拓扑安德森超导相. 进一步分析发现, 在某些参数下, 系统会发生多次拓扑安德森超导相转变并伴随零能态的出现. 此外, 还研究了系统的局域化性质, 通过分析分形维度、平均逆参与率序参量, 发现Fibonacci准晶势诱导的拓扑安德森超导相, 其体态的波函数表现出多重分形行为, 这与随机无序诱导出来的传统拓扑安德森超导相完全不同. 该研究结果为一维p波超导体中拓扑相变和局域化转变的研究提供了一些新的理解和参考.
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Bi2Te3基化合物是目前唯一实现商业化应用的热电材料, 但对其研究大多都集中于室温及以上温区, 针对室温以下的低温区研究较少. 本工作系统研究了Bi/Sb相对含量调控和Se固溶对BixSb2–xTe3和Bi0.4Sb1.6Te3–ySey化合物在低温区电热输运性能的影响规律. 在BixSb2–xTe3体系中, 固溶Bi2Te3减小了材料的带隙, 并降低了SbTe反位缺陷的浓度, 使材料的峰值ZT温度向低温区偏移, 但显著增强的载流子点缺陷散射, 导致材料的载流子迁移率和电传输性能劣化, 功率因子从Bi0.4Sb1.6Te3的4.58 mW/(m·K2)下降至Bi0.58Sb1.42Te3的1.12 mW/(m·K2). 为了进一步提升材料低温区热电性能, 选取Bi0.4Sb1.6Te3为基体, 在Te位固溶Se, Se的固溶使SeTe+BiSb的缺陷形成能更低, 抑制了反位缺陷SbTe的产生, 降低了材料的载流子浓度. 少量Se固溶使材料能保持优异的电传输性能同时, 显著增强了点缺陷声子散射, 降低材料的晶格热导率, 在宽温区范围提升了材料的热电性能. Bi0.4Sb1.6Te3材料在220 K时, ZT值为0.80, 在350 K时ZT峰值为1.17, 少量Se固溶Bi0.4Sb1.6Te2.97Se0.03样品在220 K时ZT值增至0.93. 在350 K时ZT峰值达到1.31, 相比分别提升了约16%和12%. 该研究为BiSbTe基热电材料低温区热电性能提升提供了重要的指导, 对BiSbTe基热电材料低温区的应用具有重要意义.
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电荷平衡会影响激基复合物有机发光二极管的发光效率, 然而对其背后的物理机制却缺乏充分的理解. 本文利用有机磁效应包括磁电导(magneto-conductance, MC)、磁电致发光(magneto-electroluminescence, MEL)和磁效率(magneto-efficiency, Mη)作为指纹式探测工具来研究电荷平衡影响激基复合物器件发光效率的物理机制. 实验发现, 非平衡器件的MC曲线中快速上升的低场效应(low-field effects, MCL, |B| ≤ 10 mT)和缓慢下降的高场效应(high-field effects, MCH, 10 < |B| ≤ 300 mT)分别归因于被磁场调控的系间窜越(intersystem crossing, ISC)过程和三重态激基复合物与多余电荷之间的三重态-电荷湮灭(triplet-charge annihilation, TCA)过程. 与非平衡器件不同, 平衡器件中快速下降的MCL和快速饱和的MCH分别归因于被磁场调控的反向系间窜越(reverse intersystem crossing, RISC)过程和平衡的载流子注入. 随着注入电流从200 μA减小到25 μA, 非平衡器件中MEL曲线的低场效应(MELL)始终反映被磁场调控的ISC过程, 然而平衡器件的MELL呈现从ISC向RISC过程的转换(ISC → RISC). 另外, 虽然非平衡和平衡器件中Mη曲线的低场效应(MηL)都归因于被磁场调控的ISC过程, 但是平衡器件中MηL的幅值为非平衡器件的~1/4. 这两种器件中不同的MC, MEL和Mη曲线揭示平衡的载流子注入会通过减弱TCA过程来增加三重态激基复合物的数量, 从而增强RISC过程. 因为RISC可以将不能退激辐射的三重态激基复合物转换为能退激辐射的单重态激基复合物, 所以平衡器件的发光效率比非平衡器件的更高. 显然, 本文利用有机磁效应对电荷平衡影响激基复合物器件发光效率这个现象提出了一种新的物理机制.
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