IOP出版社联手松山湖材料实验室推出全新开放获取期刊——Materials Futures

IOP出版社旗下期刊Nanotechnology近日宣布浙江大学邹晨特聘研究员加入该刊编委会，担任编委。我们在此表示热烈欢迎！ 编委介绍 邹晨  特聘研究员 浙江大学 邹晨，浙江大学光电学院，特聘研究员。聚焦新型半导体光电器件，长期从事钙钛矿激光和钙钛矿Micro-LED显示等方面的工作。以第一/通讯作者的身份在Nature、Science Advances、Advanced Materials、Matter、ACS Nano等期刊上发表论文20余篇。相关成果被新华网、中国科学报、科技日报、ScienMag、PhysOrg等主流媒体报道。已授权国际国内发明专利3项。主持国家青年科学基金，浙江省重点项目等5项科研项目。担任Nanomaterials期刊客座编辑，新质力材料专家智库常务理事。在国际国内会议上多次作邀请报告，担任会议专题主席3次。曾获中国十大光学进展，浙江大学青年教师教学竞赛三等奖，IOP期刊杰出审稿人等荣誉称号。 期刊介绍 Nanotechnology 2024年影响因子：2.8  Citescore：6.2 Nanotechnology（NANO）创刊于1990年，是第一本纳米科研和技术领域的专业期刊。NANO发表纳米技术研究发展前沿的高水平研究论文及纳米研究进展的综述，主要集中在纳米能源、生物和医学、电子和光子、图案和纳米加工、传感和驱动、材料合成和材料性能等领域。

《物理世界》（Physics World）是世界领先的物理杂志，并以月刊的形式发送给英国物理学会（IOP）的所有成员。《物理世界》的每一期都涵盖了世界各地科学家都关注的时事新闻和关键问题，包括著名物理学家和科学作家的专题文章、综合新闻和分析，以及精辟的观点文章。 我们将不定期精选出其中的优秀文章，供大家阅读。希望您喜欢阅读本期文章！ 文章介绍 量子物理学如何挑战因果律 北京师范大学 王川 编译自Hamish Johnston. Physics World，2025，(10)：28 本文选自《物理》2025年第11期   因果概念在我们的日常生活和物理学中都扮演着重要角色。如果你把一个球放在窗前并用力踢它，一瞬间球会击中窗户并打碎它。我们观察到的世界并非窗户自行破碎，从而导致球被踢出——那似乎相当荒谬。换句话说，“先踢球后击碎窗户”和“先击碎窗户后踢球”是两个不同的物理过程，各自具有唯一且确定的因果顺序。 但是，确定的因果顺序在量子世界(一个位置和时间等概念都可能模糊不清的世界)中也同样占据统治地位吗？大多数物理学家乐于接受薛定谔猫的悖论——这是一个思想实验：一只藏在盒子里的猫在你打开盒子查看之前，同时处于既死又活的状态。薛定谔的猫阐释了“叠加”这一量子概念，即一个系统可以同时处于两种或多种状态。只有当进行测量时(通过打开盒子)，系统才会坍缩到其可能状态之一。另外，两个(或更多)因果关系不同的过程能否在量子世界中同时发生呢？或许令人震惊，答案是肯定的，这种悖论性的现象被称为“不确定因果顺序”。   恒星叠加与时间顺序 事实证明，不同的因果过程也可以存在于叠加态中。一个例子是名为“引力量子开关”的思想实验，由昆士兰大学的Magdalena Zych及其同事于2019年提出。这个实验涉及我们熟悉的量子观察者Alice和Bob，他们处在一个非常大质量的天体(例如恒星)附近。Alice和Bob最初拥有同步的时钟，在量子世界中，这些时钟本应以相同的速率运行。然而，爱因斯坦的广义相对论指出，时间流逝的速率受到Alice和Bob附近物质分布的影响。这意味着，如果Alice比Bob更靠近恒星，那么她的时钟将比Bob的走得慢，反之亦然。 如同薛定谔的猫一样，量子力学允许恒星处于空间状态的叠加；这意味着在一种状态下，Alice比Bob更靠近恒星，而在另一种状态下，Bob比Alice更靠近恒星。换句话说，这是“Alice的时钟比Bob的慢”的状态与“Bob的时钟比Alice的慢”的状态的叠加。Alice和Bob都被告知他们将在特定时间(比如中午)收到一条信息，然后他们会将这条信息传递给对方。如果Alice的时钟比Bob的快，她将先收到信息，然后传给Bob，反之亦然。这种“Alice到Bob”与“Bob到Alice”的叠加，就是不确定因果顺序的一个例子。 现在，你可能会想“那又怎样”，因为这似乎是个微不足道的例子。但如果你把信息换成像光子这样的粒子，并让Alice和Bob对该光子执行不同的操作，这就变得更有趣了。如果这两个操作不对易，例如在X和Z平面对光子的偏振进行旋转，那么操作执行的顺序将会影响最终结果。因此，这个“引力量子开关”是两种具有不同结果的因果过程的叠加。这意味着Alice和Bob可以对光子进行更奇特的操作，例如“测量并重新制备”操作(即先测量一个量子系统，然后根据测量结果制备一个新的量子态)。在这种情况下，Alice测量接收到的光子的量子态，并制备一个相同状态的光子发送给Bob(或者反之亦然)。 很像薛定谔的猫，引力量子开关目前还无法在实验室中实现。但是，永远别说不可能。物理学家已经能够创建一些思想实验的实验模拟，所以谁也不知道未来会带来什么。确实，引力量子开关可能为引力量子描述提供重要信息——这是自20世纪初量子力学和广义相对论发展以来一直困扰着物理学家的问题。   开关与叠加 转向更实际的不确定因果顺序实验，物理学家们已经在实验室中构建并测试了基于光子的量子开关。在这个实验中，不是由恒星的位置决定Alice还是Bob谁先行动，而是由一个可以取值为0或1的二能级量子态来决定。如果这个控制态是0，则Alice先行动；如果控制态是1，则Bob先行动。关键在于，当控制态处于0和1的叠加态时，系统就表现出不确定因果顺序，如图所示。   不确定因果顺序。在量子开关的例子中，光子(驾驶汽车)可能面对确定的因果顺序(上方两图)和不确定的因果顺序(下图)   第一个这样的量子开关是由Lorenzo Procopio (现就职于德国帕德博恩大学)及其在维也纳量子科学与技术中心的同事于2015年创建。他们的量子开关工作时首先向分束器发射一个光子，从而使光子进入一个叠加态：光子直接穿过分束器(表示状态0)，光子被偏转90°(表示状态1)。这种空间叠加就是量子开关的控制态，扮演着引力量子开关中恒星的角色。 状态0的光子首先到达Alice的装置，在那里沿特定方向(比如X方向)进行偏振旋转。然后光子被发送到Bob的装置，在那里进行一个不可对易的旋转(比如Z 方向)。相反，沿状态1路径传播的光子则先遇到Bob，后遇到Alice。最后，状态0和状态1的路径在第二个分束器处重新组合，该分束器由两个单光子探测器进行测量。 由于“先Alice后Bob”对光子的影响与“先Bob后Alice”不同，重新组合的光子之间会发生干涉。通过系统地改变实验的某些方面，例如，改变Alice的旋转方向或入射光子的偏振，可以研究这种干涉现象。 2017年，当时在维也纳量子科学与技术中心的量子信息研究人员Giulia Rubino与Procopio及其同事合作，使用“因果见证者”验证了他们量子开关中的不确定因果顺序。这涉及对量子开关进行一系列特定的实验，并计算一个数学实体(即因果见证者)，该实体能够揭示系统具有确定的还是不确定的因果顺序。果然，该测试表明他们的系统确实具有不确定因果顺序。自那时起，来自不同实验团队的物理学家已陆续成功创建了他们自己的量子开关。   计算加速？ 虽然这种效应可能仍然显得有些深奥，但在2019年，由中国物理学家潘建伟带领的一个国际团队通过研究发现，量子开关对于在双方之间进行的分布式计算非常有用。在分布式计算中，数据串被接收后由Alice处理，随后将处理结果传递给Bob进行进一步处理。研究人员通过使用光子进行实验发现，与没有不确定因果顺序的系统相比，不确定因果顺序在处理更长数据串时的速率实现了指数级加速。 物理学家们也在探索不确定因果顺序是否可以用于增强量子计量学。牛津大学的Giulio Chiribella及其同事最近的计算表明，与涉及确定因果顺序态的技术相比，不确定因果顺序可能获得精度的显著提高。 虽然可能还有其他应用，但通常很难确定不确定因果顺序是否能为某个特定问题提供最佳解决方案。例如，物理学家曾认为量子开关在噪声信道通信方面具有优势，但结果发现，某些具有确定因果顺序的Alice和Bob配置与不确定因果顺序的效果一样好。 除了量子开关之外，还有其他类型的电路也能够显示不确定因果顺序。这些包括“具有因果顺序量子控制的量子电路”，由于它们的复杂性，尚未在实验室中实现。尽管在创建不确定因果顺序系统并证明其优于其他解决方案方面存在挑战，不确定因果顺序看起来注定将加入叠加和纠缠等其他奇异现象的行列，并在量子技术中找到实际应用。   >>点击此处链接，查看文章原文。

英国物理学会（Institute of Physics，简称IOP）成立于1873年，是一个致力于提高对物理学理解和应用的知名国际性学术机构，其使命是促进物理学的发展和其在全世界的传播，致力于在全球范围内推动和传播物理学的研究和应用, 以及促进物理学教育的发展。根据专家推荐，学会每年遴选英国及国际上在物理学科学研究领域取得杰出成就和为推动物理学科学发展作出卓越贡献的科学家为其会士。 近日，我们采访了英国物理学会会士、北京科技大学岩雨教授，让我们一起来看看他对成为会士以及领域发展的见解吧。 >>点击此处链接，订阅IOP出版社最新资讯。 访谈详情 1. 成为英国物理学会会士对您来说意味着什么？ 成为英国物理学会会士，主要是改变了我对科学研究和教育的态度，感觉自己承担了更多的责任，要更专注的研究对人类有益的工作，要向大众传播物理相关学科的重要性。   2. 您目前从事的研究工作有哪些？ 我目前主要研究金属材料的性能，尤其是金属材料腐蚀和磨损性能，并且近十年，开始了人工智能AI与材料研发的融合研究。更快、更好、更经济的研发高性能金属材料。   3. 您为什么选择从事相关的领域研究？ 我的髋关节不太好，因此在选择博士课题的时候，就选择了人工关节金属材料的腐蚀和磨损特性，并且一直在这个领域研究了20多年，直到现在，还是有很多的问题困扰着大家，我们还有很多的困难需要解决。   4. 您能分享一个职业生涯中最令您自豪的项目或成就吗？ 2008年的时候，我获得了IMechE （英国机械工程师学会）的Tribology Bronze Metal，摩擦学铜质奖章，我从两位摩擦学界的资深研究人员，Peter Jost和Duncan Dowson教授手中接到这枚奖章，感觉非常自豪，并且坚定了要以科研为职业的信心。   5. 您认为接下来五年该领域的研究重点将会是什么？ 未来五年，人工智能AI在材料设计、制备和表征领域将会融合的更加深入，逆向设计、主动学习、大模型等等会在材料领域成为人人可以操作的技术。   6. 您对该领域的青年科研人员有什么建议？ 坚定的做一件自己感兴趣的事情，也许短期很难看到亮眼的成果，但是付出终究会有回报。 会士介绍 岩雨  教授 北京科技大学 岩雨博士，北京科技大学教授，联合国发展计划署亚太区腐蚀与防护中心主任，英国物理学会会士、国际材料性能和防护学会会士。英国利兹大学博士毕业。SCI收录期刊《Anti-Corrosion Methods and Materials》唯一主编、国际标准组织ISO TC156专家委员会委员 WG14工作组全球召集人，中国腐蚀与防护学会医用金属材料腐蚀控制专业委员会主任委员。主持2项国家自然科学基金重点项目和3项面上项目。发表SCI论文200余篇，包括10篇高被引和热点论文。

Matter at the atomic-scale is inherently governed by the laws of quantum mechanics. This makes charges and spins confined to individual atoms—and interactions among them—an invaluable resource for fundamental research and quantum technologies alike. However, harnessing the inherent ‘quantumness’ of atomic-scale objects requires that they can be precisely engineered and addressed at the individual atomic...

🏆让我们共同祝贺2D Materials Emerging Leaders 2024获奖者Pantelis Bampoulis！ 获奖文章：Moiré-modulated band gap and van Hove singularities in twisted bilayer germanene 阅读以下作者专访 👇 🌟 能否介绍一下您的获奖论文？ In this work we synthesized and studied a twisted bilayer of germanene, the germanium analogue of graphene. By rotating the two layers, we were able to form a moiré pattern, which we mapped its structural...

Engineering Research Express (ERX)是一本涵盖工程科学所有领域的多学科期刊，致力于发表新的实验和理论研究。近日，我们采访了ERX期刊编委之一，来自东华大学的陆康迪讲师，让我们一起来看看他对期刊以及领域发展的见解吧。 访谈详情 1. 您为什么选择从事相关的领域研究？ 我主要从事计算智能与先进控制、信息安全及人工智能安全等领域的研究，这些方向的选择与智能时代的发展浪潮紧密相连。从博士阶段开始，我就在控制科学与工程这一学科框架下，围绕智能系统的基础理论与关键技术展开探索。进化计算、先进控制等方法，为解决复杂动态系统的建模、优化与决策提供了强大工具；而随着人工智能的深度渗透，其自身的安全可信问题以及应用于网络安全领域的新挑战，也逐步成为影响技术落地与产业发展的重要议题。   2. 您目前从事的研究工作有哪些？ 我从事的研究工作为：进化计算和先进控制、网络安全、人工智能安全。   3. 您认为五年后该领域的研究重点将会是什么？ 我认为五年后，我们领域的研究重点将集中在智能系统的“可信、可靠与自主进化” 这一核心挑战上。人工智能安全（AI Security）与可信保障将成为重中之重。随着AI深度融入关键基础设施，研究将超越传统的“防御外部攻击”，更聚焦于模型自身的鲁棒性、可解释性与公平性。我们将需要发展能够抵御新型对抗性攻击、并能自我验证决策正确性的“强健智能体”。 面向开放环境的“内生安全”框架将成主流。传统的边界防御理念将逐渐被内生于AI模型与控制算法之中的安全机制所取代。这意味着，安全不再是事后附加的模块，而是在系统设计与学习过程中就内置的固有属性，从而实现从感知、决策到执行的全链条免疫与韧性。   4. 是什么吸引您加入Engineering Research Express期刊编委团队? 吸引我加入Engineering Research Express编委团队的原因主要有两点。首先，我十分认同期刊致力于推动工程学各领域创新成果快速传播的定位。我的研究方向横跨计算智能、先进控制与信息安全，本身具有高度的交叉学科特性。Engineering Research Express注重研究成果实际工程价值的办刊理念，与我的学术追求高度契合。 其次，我希望通过编委的身份，更深入地参与到学术共同体建设中。这既是一个向国内外优秀同行学习的宝贵机会，也能让我借助自身在理论研究和工业应用结合方面的经验，助力期刊甄别和推广那些兼具学术创新与工程潜力的高质量工作。   5. 您认为像Engineering Research Express这样的期刊对领域的发展有什么重要影响？ 我认为像Engineering Research Express这样的期刊，对于计算智能、先进控制与信息安全等快速发展领域而言，扮演着至关重要的角色。它通过高效的出版流程，极大地加速了前沿思想与创新成果的传播速度，使得新的算法模型、安全框架或控制策略能够迅速被学界与工业界获取与讨论，从而快速推动整个领域的知识迭代。还为许多青年学者及具有潜在工程应用价值的初期研究提供了重要的发表机会与能见度，这对于激发领域创新活力、培育未来增长点同样不可或缺。希望Engineering Research Express能够继续进步、进一步吸引高水平论文。 编委介绍 陆康迪  讲师 东华大学 陆康迪，东华大学信息科学与技术学院，讲师，硕导。2023年3月博士毕业于浙江大学，控制科学与工程专业，长期从事计算智能与先进控制、信息安全、人工智能安全等研究。共发表学术论文50多篇，其中以第一作者或通讯作者在IEEE Trans. 系列汇刊发表14篇论文，授权国家发明专利17项，Google学术引用 2800+次, h-index: 25。主持国家自然科学基金青年项目、上海市扬帆计划项目、中央高校基本科研业务费专项等项目。 期刊介绍 Engineering Research Express 2024年影响因子：1.6  Citescore:...