2013年4月《自然》杂志内容精选

验证量子性的经典方法

与量子系统所发生的实验相互作用是有限的，也是有必要如此的，那么是否有可能控制和命令这样的系统？Ben Reichardt等人参考量子计算和密码学（它们都涉及不完美模拟的或“不可信的”系统）来探讨关于量子力学的这一基础哲学问题。他们描述了一个能对大型量子系统进行表征的方案，从而为所谓的量子计算机是否真是“量子”的提供了一个验证方式。结果显示，利用经典干涉控制一个不可信的量子系统是有可能的。

一种光子拓扑绝缘体

凝聚态物质研究最热门的领域之一是关于拓扑绝缘体的研究。它们存在于因其电子结构所提供的拓扑保护而不易产生无序的电子态。它们潜在的实用意义在于其能够在不发生散射的情况下控制和操纵电子波。一个有趣的问题是：是否有可能做出一种对光绝缘的拓扑绝缘体？答案是肯定的。 在这项研究中，Mordechai Segev及其同事演示了一种光子拓扑绝缘体的首次实验实现，它由以蜂窝状格子排列的螺旋形波导组成。螺旋形在这里非常关键，它提供了一个打破对称性的效应，从而导致产生拓扑绝缘体的性质。本文作者演示了受到保护而不会发生散射的单向边缘状态。

晶体纳米颗粒的3D图像

这篇论文报告了对现有方法的一种新组合，它能在原子尺度实现一个纳米颗粒的三维图像和影片。通过识别与“3D傅里叶过滤”相结合的一次电子断层重建中的“3D Bragg峰”（描述X-射线辐射在其穿过目标过程中能量损失的曲线上的峰），本文作者观察了一个多晶铂纳米颗粒中的几乎所有原子。所获得的图像显示了在传统二维投射中所隐藏的特征，其中包括“刃形位错”（“边缘位错”）和“螺型位错”的核心结构以及该纳米颗粒核心中的“孪晶间界”结构的详细情况。该方法的可能应用包括材料科学、纳米科学、固体物理学和化学。