《高能物理杂志》

科学家揭示引力冲击波对经典场的扰动

俄罗斯杜布纳联合原子核研究所的D. V. Fursaev研究团队揭示了引力冲击波对经典场的扰动。11月6日，相关研究成果发表于《高能物理杂志》。

研究团队采用自由标量场作为模型，开发了一种通用方法，用于在线性近似下描述此类几何结构上的经典场论。冲击波引起的扰动存在于波前上方，并且是特征柯西问题的解。该问题在波前上的初始数据由入射场的超平移确定。

研究人员特别关注了由平面前沿引力冲击波产生的点源场的扰动。这里存在非定常扰动转化为出射辐射、引力波撞击源时出现的球面标量冲击波，以及伴随初始引力波的平面标量冲击波3种效应。这一分析适用于一般类别的引力冲击波，包括由零粒子和零膜产生的几何结构。

引力冲击波是一种几何现象，其中横向曲率的分量在波前上表现出突变行为。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1007/JHEP11(2024)039

《科学进展》

科研人员揭秘水下蒸汽喷发引发海啸机制

新西兰奥克兰大学的Yaxiong Shen团队报道了水下蒸汽喷发产生波的物理实验及其在火山海啸中的应用。11月8日，相关研究成果发表于《科学进展》。

尽管火山爆发引发的海啸可能是毁灭性的，但水下火山爆发引发海啸的可能性尚不明确。研究团队设计了将加压蒸汽垂直注入水箱的实验，以探明水下火山喷发的蒸汽如何产生海啸。研究人员根据水深、震源强度和持续时间的综合影响，对不同喷发条件下的结果进行划分，确定了浅、中、深3种喷发状态。

浅喷发和中喷发之间的过渡特征是临界深度使海啸波高最大化，而中喷发和深喷发之间的过渡特征是安全壳深度抑制表面扰动。

结果显示，水深和震源强度是控制最大波幅的主要因素，比喷射持续时间和凝结时间的影响更大。实验结果和支持性量纲分析增进了研究人员对水下火山爆发如何形成海啸的理解，同时也为推进海啸产生模型的开发提供了完整的数据集。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/sciadv.adk6208

人为变暖致美国西部进入温度主导干旱时代

美国加州大学洛杉矶分校的Rong Fu团队提出，人为变暖已经在美国西部开启了一个以温度为主导的干旱时代。11月8日，相关研究成果发表于《科学进展》。

从历史角度看，美国西部气象干旱主要由降水不足引起。然而，观测分析表明，自2000年以来，地表温度上升和由此产生的高蒸发需求，对美国西部干旱严重程度和覆盖范围的影响大于降水不足。

研究人员对观测和气候模型模拟数据进行分析，结果显示，干旱期间蒸发需求的增加主要被归因于人为变暖，这是干旱严重程度和覆盖范围扩大的主要原因。2020年至2022年，前所未有的美国西部干旱体现了干旱驱动因素的转变，高蒸发需求占其严重程度的61%，而降水不足占39%。

气候模型模拟证实了这一转变，并预测在化石燃料驱动的发展情景下，类似2020年至2022年这样的干旱将从2022年之前的1年多一遇事件，转变为21世纪中期的60年一遇事件，到21世纪后期又将转变为6年一遇事件。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/sciadv.adn9389

《物理评论A》

光子数编码态经由损耗通道实现纠缠交换

韩国科学技术研究院的Yong-Su Kim和Wan Zo团队利用光子数编码态经由损耗通道实现了纠缠交换。相关研究成果11月5日发表于《物理评论A》。

在这项工作中，研究人员从理论和实验上研究了一种使用光子数编码态的纠缠交换协议，该协议无须光子量子存储器即可有效降低量子通道的损耗。研究人员证明，该协议的成功概率与通道透射率呈线性关系。

此外，他们还发现，虽然不平衡的通道损耗会降低共享纠缠的质量，但可以通过优化调整初始纠缠态补偿这一影响。这项研究结果凸显了光子数编码在实现有损量子网络中稳健纠缠分发的潜力。

在量子网络中，双方之间的远距离纠缠是一种关键资源。然而，量子通道中的光子损失会显著降低纠缠共享的成功概率，后者与通道透射率呈二次方关系下降。虽然利用纠缠交换的量子中继器可以缓解这一问题，但通常需要高性能的光子量子存储器来同步光子量子比特。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1103/PhysRevA.110.052603