能防微波輻射的絕緣體
可調介電材料是復雜微波線路的寶貴構成部分,但這種材料由于它們結構中的內在缺陷在微波頻率工作時往往會產生損失。Che-Hui Lee及同事選擇了一組已知損失極低的介電材料,現在他們介紹了這些材料何以能夠被工程處理以提高其可調性并獲得能夠與所有已知可調微波介電材料相媲美的性能水平。
能量子相互作用的實現及磁量子約束態的觀察
本期Nature上發表的兩篇論文顯示,能量子在非常不同的物理系統中的傳播會表現出相同的、異常的動態,其中受約束的“量子對”會變成居主導地位。Ofer Firstenberg 等人實現了單個光子(即光量子,它們通常不發生相互作用)之間的相干相互作用。他們是采用一種量子非線性介質做到這一點,在其中單個光子相配成對,作為巨大粒子以強相互吸引力來運動。這一方法的潛在應用包括全光開關、確定性光量子邏輯以及光的強相關態的生成。
第二篇論文是關于磁量子(在磁體中攜帶能量的量子)的。80多年前,Hans Bethe預測到了基本自旋波(磁量子)的約束態在一維量子磁體中的存在。此前該現象的實驗觀察一直難以實現,但現在Takeshi Fukuhara等人在由一個光晶格中的超冷玻色原子構成的一個體系中觀察到了兩個磁量子的約束態。這些結果為研究量子磁體的基本性質提供了一個新途徑。在配發的一篇News and Views文章中,Sougato Bose在量子多體動態的統一背景下對這兩個獨立的發現進行了分析。
通過測量來穩定量子系統
一個量子態(如一個粒子處在兩個能級之間的超級位置)在與環境接觸時會很快回到經典態。為了避免這種“去相干”,大部分努力通常都是將量子裝置與其周圍環境解耦。但也有另一種辦法。
Kater Murch等人發現,量子相干性能通過對環境波動的連續、準確監測來保持。他們研究了這樣一個量子位:它由嵌入在一個微波腔中的一個超導裝置組成,后者的波動可能會造成“去相干”。準確測量這種波動的相位或振幅的動作被發現會引導該量子位的狀態沿隨機軌跡變化,后者在性質上純粹是量子性的。這項工作為在從生物系統到量子計算機的復雜環境中對量子系統進行操縱提出了一種新的控制方式,它利用的是通過測量所產生的遠距離動作。
由“磁星”提供能量的超明亮超新星
對最近發現的兩個變暗速度慢、超明亮的超新星(被命名為PTF12dam和PS1-11ap)所做的觀測,顯示了相對較快的上升時間(rise time)和藍顏色,這與“對不穩定性”(pair-instability)機制是不一致的,到目前為止被認為是對超明亮事件的最好解釋。
作者提出一個模型,在其中來自這些能量相當大的超新星的碎片是由磁性中子星或“磁星”提供能量的。
最遙遠的成星星系得到證實
“哈勃太空望遠鏡”的數據產生了所觀測到的紅移值在“大爆炸”之后不到10億年的星系的數以百計的候選星系,但迄今為止人們只證實了它們當中少數幾個(與我們)的距離。利用Keck I望遠鏡上最新投入使用的MOSFIRE攝譜儀,Steven Finkelstein及同事探測到了一個具有可被證實處在紅移值為7.51處的一條發射線的星系,這使它處在“大爆炸”之后7億年的一個時期,也使其成為通過光譜方式證實的最遙遠的星系。該星系的顏色與其金屬含量較大相一致,它的成星速度之快令人吃驚,每年大約形成相當于330個太陽質量的恒星,比在“銀河系”中看到的速度大100倍。作者提出,早期宇宙中這種具有強烈成星活動的地點可能要比以前所預計的多很多。