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12-29 00:00
本研究将先前开发的多离子、双流通量校正输运（FCT）流体动力学模型进行了扩展，通过求解电子能量方程，取代了沿磁力管温度恒定的旧假设，实现了电子温度在时空上的自洽演化。这一改进更完整地描述了影响离子输运的压力和双极电场梯度，使模型能够研究观测和模拟中已确立的两阶段填充行为。模型再现了H+的主导作用、早期O+的增强贡献，以及阶段过渡期间H+与He+通过双极电场的耦合。敏感性实验进一步揭示了各离子物种在塑造填充轨迹中的独特作用。
等离子层填充通量校正输运多离子流体电子温度演化空间物理磁暴恢复
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12-29 00:00
本研究首次为具有任意幂律漂移项的Plastino-Plastino非线性扩散方程构造了精确的多模解。通过允许每个$q$-指数模具有独立且随时间演化的中心，漂移项中的所有模间耦合消失，从而得到了中心运动、概率含量以及（对于吸引子模）宽度的完全可分离演化方程。瞬态模表现出恒定宽度并通过精确的$q$-指数（幂律）弛豫衰减，而单个吸引子模不可逆地吸收全部概率流，其振幅固定、宽度随时间增长，驱动系统从任意初始条件趋向已知的稳态$q$-指数分布。该层级结构无需近似即可精确闭合。这些解析解统一了Tsallis非广延热力学、分形空间扩散和多尺度弛豫动力学，可直接应用于夸克-胶子等离子体中的重夸克喷注、分形介质中的Lévy飞行以及城市人口再分布等问题。所有先前的精确结果均可作为特例得到恢复。
非线性扩散幂律弛豫tsallis统计精确解分形介质多尺度动力学
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12-29 00:00
本研究提出了一种深度学习增强的双模式多重垂直流分析（xVFA）光学传感器，用于心血管疾病的即时诊断。该传感器在单个纸基卡盒中集成了比色和化学发光检测，互补覆盖了约6个数量级的宽动态范围，可同时定量检测心肌肌钙蛋白I（cTnI）、肌酸激酶-MB（CK-MB）和N末端B型利钠肽原（NT-proBNP）三种心脏生物标志物，仅需50微升血清和23分钟。基于92份患者血清样本训练的神经网络模型，其定量性能与参考检测方法高度相关（皮尔逊相关系数 $r > 0.96$）。该紧凑、经济的光学传感器结合了高灵敏度、多重检测和自动化，有望实现快速、定量的床旁心血管诊断。
即时诊断光学传感器深度学习心血管疾病多重检测生物标志物
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12-29 00:00
本研究报告了基于 $^{27}$Al$^+$、$^{171}$Yb 和 $^{87}$Sr 的光学原子钟之间高精度频率比的测量结果，总相对不确定度达到或低于 $3.2 \times 10^{-18}$，满足了国际单位制中重新定义“秒”的重要里程碑标准。关键创新在于通过一条连接两个机构的3.6公里相位稳定光纤链路，将源自低温单晶硅腔的超稳定公共参考信号传递给所有时钟，使比较稳定性比以往系统提高了2到3倍，光学晶格钟频率比在1秒内实现了 $1.3 \times 10^{-16}$ 的相对不稳定性。
原子钟频率比测量秒定义光学晶格钟超高精度光纤链路
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12-29 00:00
研究证明，导波流体动力学可作为实现能带结构物理、拓扑边缘态和规范场诱导相移的宏观平台。通过浸没式方形晶格产生由布洛赫能带控制的频率依赖传输，非对称六角晶格将液滴限制在畴壁中，揭示了谷霍尔边缘态的水动力学类比。手性环形结构产生有效规范场，在顺时针和逆时针轨道间产生类似阿哈罗诺夫-玻姆的相位差。与传统波模拟不同，该系统将局域粒子与其自生波场耦合，直接展现了通常与量子系统相关的拓扑波粒行为。
拓扑物理流体动力学规范场能带结构宏观量子模拟导波
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12-29 00:00
本研究通过咖啡机实验揭示了意式浓缩萃取过程中流速与压力的非线性关系。研究发现，咖啡粉床的弹性与孔隙度相互作用主导了长期流速，进而影响最终咖啡的浓度。团队提出了一个最小模型 $\frac{dP}{dt} = f(\phi, E)$ 来描述这一过程，其中 $\phi$ 为孔隙度，$E$ 为弹性模量。该模型成功复现了萃取过程中的时间依赖性行为，并指出溶解动力学是决定流速演化的核心因素。
多孔介质流体动力学咖啡萃取非线性模型溶解动力学
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12-29 00:00
本研究提出了一种仅振幅调制的秩无关空间光子伊辛机（AR-SPIM），解决了现有系统在编码高秩自旋耦合和外部场时牺牲时间效率或自旋数量的瓶颈。该方法通过将任意伊辛哈密顿量重写为哈达玛积之和，并将对应矩阵/向量加载到对齐的振幅空间光调制器和数字微镜器件上，直接将包含外部场的797自旋伊辛模型（近9位精度）映射到非相干光场中，无需重复和辅助操作。系统编码精度高（决定系数与皮尔逊相关系数均超过0.9800，全局超过0.9997），在求解带偏置的任意秩/权重Max-cut问题的基态搜索中，错误率低于0.3%，并能观测复杂相变。该可重构系统为大规模机器学习训练和量子多体模拟等实际应用提供了可扩展的解决方案。
光子伊辛机组合优化光学计算np难问题自旋玻璃
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12-29 00:00
针对传统物理信息神经网络在求解具有陡峭梯度、复杂边界条件的流体动力学问题时易出现收敛失败与数值不稳定的缺陷，本研究提出了一种融合长短期记忆网络的混合PINN框架。该方法通过LSTM增强PINN捕捉二维带电流体在外部电场下稳态速度场空间相关性的能力。结果表明，该模型在收敛速度、数值稳定性及预测精度上均显著优于传统的基于多层感知机的PINN，为微流控与纳流控领域的应用提供了更高效可靠的计算工具。
物理信息神经网络电流体动力学长短期记忆网络流体力学模拟混合模型微流控
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12-29 00:00
本研究扩展了多尺度孔隙结构中多组分流体流动的数值模型，以更准确地处理计算分辨率不足的区域。通过引入可控表面张力的伪势格子玻尔兹曼模型，在保持界面厚度和寄生电流恒定的同时，改善了界面动力学分辨率。开发了一种利用局部本构关系（包括绝对/相对渗透率和毛细压力曲线）来捕获小于网格尺寸的残余流体组分的方法。此外，针对纤维束等非均质结构，实现了基于局部孔隙度场的Hessian矩阵和梯度确定主方向的张量电阻率模型。基准测试验证了这些增强功能，展示了瞬态界面动力学、残余流体组分捕获以及方向性效应的改进。
多相流模拟多尺度孔隙介质格子玻尔兹曼方法数值模型增强非均质结构界面动力学
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12-29 00:00
本研究提出了GaDE，一个针对分布式高性能计算系统优化的三维含时狄拉克方程GPU加速求解器。该求解器专为模拟相对论性电磁场诱导的原子电子动力学而设计，结合了MPI与CUDA/HIP，可同时支持NVIDIA和AMD GPU架构。通过在GPU上执行大部分计算并利用GPU感知的MPI功能优化通信性能，GaDE在由AMD MI250X GPU驱动的LUMI预E级超算上展现出卓越的可扩展性：弱扩展测试在2048个GPU上实现了85%的并行效率，强扩展测试在32个GPU上获得了16倍的加速比。这使其适用于E级计算系统，为探索相对论量子效应的超强激光实验提供预测性模拟能力。
gpu加速狄拉克方程e级计算高性能计算量子动力学相对论效应
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12-29 00:00
本研究展示了一种基于硅波导上InSe p-i-n同质结的片上二次非线性光电探测器。其工作原理是：通信波段光在波导中传播，通过倏逝场耦合到InSe中，并利用InSe的二阶谐波产生将红外光上转换为可见光，随后被InSe吸收，并在p-i-n结的内建电场下产生光电流。该过程使得光电流与光功率呈现二次函数关系。得益于InSe的高效SHG和成熟的同质结，该器件实现了高达37.1 A/W²的归一化响应度和低至1 pA的暗电流。其内在的光-光相互作用能力，使其能够直接电学监测全光混频信号。作为应用示例，一个16像素的QNPD阵列被设计成无需笨重光学元件和外部相机的全单次片上自相关仪，可精确测量皮秒脉冲，灵敏度达6.1×10⁻¹⁰ W²。
非线性光电探测片上集成二阶谐波产生光混频自相关测量硅基光电子
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12-29 00:00
本文提出了一种针对不可压Navier-Stokes方程的半隐式、基于残差的变分多尺度（VMS）方法。该方法通过对流项进行线性化（Oseen型），在每个时间步生成线性对流算子，并利用其精确伴随算子，在VMS闭包中实现系统性的导数转移。这使得未解析尺度贡献进入弱形式时无需对建模的细尺度速度求空间导数，同时避免了粗尺度残差和稳定化参数的导数项。该方法消除了非线性VMS实现中常见的、对边界条件敏感的分部积分操作，简化了低阶有限元实现。研究比较了三种常见对流形式（对流形式、斜对称形式和散度形式）的数值行为。由于方法本身是线性的，每个时间步仅需一次线性求解，在基准测试中将计算时间减少了2-4倍，同时保持了相当的精度。
计算流体力学变分多尺度方法navier-stokes方程半隐式格式伴随线性化有限元法
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12-29 00:00
本文通过一个父亲向女儿讲述的睡前故事，探讨了四个基本物理常数（$c$、$\hbar$、$G$ 和 $\Lambda$）如何塑造现实的结构。通过想象移除每个常数的世界，故事带领读者从普朗克尺度的量子引力，到德西特空间的膨胀宇宙，再到可观测宇宙的质量，甚至揭示了与质子尺度的惊人联系。叙事融合了伟大科学家的见解，展现了这些常数如何书写从最小粒子到广阔宇宙视界的一切故事，暗示了世界架构中隐藏的统一性。
物理常数宇宙学量子引力普朗克尺度德西特空间基础物理
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12-29 00:00
本研究基于33个欧洲国家15年的面板数据，采用双向固定效应与Driscoll-Kraay标准误，揭示了宽带需求性质的根本转变。研究发现，在COVID-19疫情前，东欧伙伴关系国家的宽带需求价格弹性较高（$\varepsilon = -0.61$），而欧盟国家弹性较低（$\varepsilon = -0.12$）。至2020-2024年间，所有地区的需求弹性均收敛至接近零，价格变化对采用率已无显著影响。安慰剂测试表明，这一转型始于2015年，而非2020年，表明这是一个长达十年的数字整合过程，而非疫情冲击。研究还指出，价格度量方式（如占国民总收入百分比 vs. 购买力平价调整价格）对统计推断有决定性影响。
宽带需求价格弹性数字基础设施必需品转型面板数据分析政策启示
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12-29 00:00
本研究采用变分渐近法，从三维弹性理论出发，建立了适用于一般各向异性功能梯度杆的一维理论。该降维过程的核心是数值求解对偶截面问题，从而为平均横向能量密度提供严格的上下界。通过应用Prager-Synge恒等式，推导了能量范数下的误差估计，证明了模型的渐近精确性。此外，通过比较一维色散关系与复合材料杆中波传播的精确三维解析解，验证了该理论的动态有效性。结果表明，所建立的一维模型能够高保真地捕捉三维弹性体的长波渐近行为。
变分渐近法功能梯度材料降维理论各向异性杆能量误差估计波传播
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12-29 00:00
本研究开发了一种基于神经进化势（NEP）的机器学习势函数，用于高效模拟氧化石墨烯（GO）的热还原过程。通过大规模分子动力学模拟结合非平衡态方法及量子统计修正，发现还原后的GO热导率（几至几十 W·m⁻¹·K⁻¹）显著低于原始无缺陷GO及石墨烯。热导率随O/C比增加而显著降低，与类石墨烯结构恢复比例强相关；随OH/O比增加仅适度上升，但在最高氧化水平（O/C=0.5）时趋势反转。该工作为从原子尺度预测异质碳材料热输运性质提供了高效计算框架。
机器学习分子动力学氧化石墨烯热导率神经进化势热输运碳材料
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12-29 00:00
研究通过机器人物理建模，揭示了圆网蜘蛛在捕猎时通过动态蜷腿行为增强振动感知的物理机制。团队构建了蜘蛛机器人和猎物机器人模型，在水平轮形网上进行实验，发现蜘蛛可通过调节腿部姿态来检测猎物存在和距离。该工作为理解蜘蛛短时尺度行为如何优化振动传感提供了新视角，并提出了新的生物学假说。
生物物理机器人建模振动感知蜘蛛行为仿生学
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12-29 00:00
本研究提出一种宽带可调谐微波光子雷达系统，可同步监测人体呼吸、心跳及语音。系统通过发射宽带雷达信号探测由生理活动引起的皮肤微位移，并利用回波信号的相位变化提取和重建生理信号。为增强语音信号处理能力，系统集成了采用双通道特征融合模型的卷积神经网络，实现了高精度语音识别。概念验证实验在Ku、K和Ka波段进行，语音识别准确率分别达97.20%、98.07%和97.43%。在20秒监测期内，呼吸与心跳监测的最大平均误差计数分别为0.39和0.87，证明了其在多模态生命体征监测中的可靠性与有效性。
微波光子雷达生命体征监测语音识别深度学习生理信号多模态感知
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12-29 00:00
本文提出了一种在种子型自由电子激光中验证电子束能量解调过程的实用方法。该方法采用配备移相器的专用解调波荡器系统，通过引入π相位偏移，仅使用单个种子激光即可同时实现能量调制与解调。一维解析模型与三维模拟表明，在弱初始调制优化条件下，能量调制可被大幅抑制甚至消除。随着激光强度增加，调制幅度可被压制一个数量级以上，有效缓解能量展宽退化。该方法有望实现对电子束能量调制的精确控制，推动高重复频率、全相干X射线光源的发展。
自由电子激光能量调制波荡器电子束品质相干辐射x射线光源
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12-29 00:00
本研究揭示了离散晶格系统中角动量守恒的新规律。在具有二次能带接触点（QBTPs）的二维晶格中，传统角动量不再守恒。研究者发现了一个广义总角动量（GTAM），它由能带接触点的拓扑绕数决定，在包含线性与二次能带接触点的系统中均保持守恒。通过在光子Kagome晶格中进行实验，研究者展示了GTAM守恒如何通过赝自旋-轨道角动量转换实现。这一守恒原理可推广至具有任意赝自旋织构和高阶绕数的晶格，建立了赝自旋、角动量与拓扑之间的基本联系。
角动量守恒能带接触点拓扑绕数kagome晶格赝自旋光子晶格
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12-29 00:00
本研究通过数值模拟与实验，系统探究了水平纤维上附着液滴的最大体积（Ω），并建立了全面的半经验预测模型。该模型揭示了归一化最大液滴体积仅取决于接触角，其有效性覆盖了从亚毫米级细纤维到平面极限的广泛范围，克服了现有模型在捕捉Ω对纤维尺寸与润湿性依赖关系上的局限性。
流体力学液滴动力学表面润湿毛细现象半经验模型
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12-29 00:00
本研究展示了基于大面积硅光电倍增管（SiPM）矩阵的光电探测器的性能测量结果，其具备宽动态范围特性。该探测器在从数百keV到数十GeV的能量范围内，展现出在电磁量能器应用中的潜力。研究同时探讨了SiPM在伽马能谱学领域的潜在应用前景，为高能物理实验和光谱测量提供了新的探测技术方案。
光电探测器sipm宽动态范围电磁量能器伽马能谱学高能物理
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12-29 00:00
本研究提出了一种新的数值框架，用于模拟各向同性自泳微游动体（如活性胶体与活性液滴）的运动。该框架采用高精度伪谱法求解完全耦合的对流-扩散-斯托克斯方程，无需预先设定滑移速度模型。滑移速度由颗粒表面瞬时化学浓度梯度自洽产生，并通过力与力矩自由的应力子表示驱动推进和诱导流动扰动。该方法在一个统一框架内自然捕获了非线性对流、化学-流体动力学反馈以及多粒子相互作用。模型成功复现了实验中观察到的复杂涌现行为，包括高粘度流体中的无序游动和趋化引导的成对相互作用。数值预测在多个阶段与活性液滴的独立实验进行了定量比较，验证了该框架作为研究自泳微游动体的稳健工具的有效性。
自泳微游动体数值模拟化学-流体耦合活性物质微尺度流动对称性破缺
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12-29 00:00
本研究展示了一种低尺寸、重量和功耗的磁光阱，通过将平面光学和磁学组件集成到统一平台，实现了冷原子系统的紧凑化。单片双功能超表面同时偏振并整形冷却光束，将线偏振高斯光束转换为圆偏振平顶光束；平面线圈芯片替代了笨重的反亥姆霍兹线圈，以极低功耗产生所需四极磁场。在87Rb原子的D2线冷却下，该全平面系统在尺寸、重量和功耗大幅降低的同时，捕获性能提升近一个数量级，为芯片级冷原子平台提供了可扩展的高效路径。
冷原子物理磁光阱超表面平面光学量子技术芯片集成