量子电动力学（QED），即描述光与物质之间相互作用的量子场论，通常被认为是现代物理学中最成熟的量子理论。但这主要是基于在相对低场强和光原子和离子领域进行的极其精确的研究。

  在非常强的电磁场领域，例如在最重的高电荷离子中，QED计算进入了一个性质不同的非微扰状态。但相应的实验研究很具有挑战性，理论预测仅得到部分验证。研究者提出了一个对高阶QED效应和高Z区电子-电子相互作用敏感的实验。

  这是利用基于多普勒调谐X射线发射的多参考方法来实现的，这些发射来自储存的具有不一样电荷态的相对论性铀离子。实验结果可以区分几种最先进的理论方法，并为强场领域的计算提供了重要的基准。

  在传统的巴丁-库珀-史瑞佛（BCS）超导体中，由于材料中声子介导的吸引相互作用，具有相反动量的电子结合成库珀对。虽然超导性在热平衡时自然产生，但当系统参数突然改变时，超导性也也许会出现在平衡外。由此产生的非平衡相预计会发生在真实材料和超冷费米子原子中，但并非所有的都被直接观察到。

  研究者实现了一种利用腔量子电动力学（QED）产生所提出的动态相的替代方法。该系统编码了88Sr原子与光学腔耦合的长寿命电子跃迁中库珀对的存在或不存在，并将电子之间的相互作用表示为通过腔的光子介导的相互作用。

  这为量子模拟开辟了令人兴奋的前景，包括设计非常规超导体和探索超越平均场效应的潜力，如光谱形状因子，和增加量子传感的相干时间。

  光学频率梳光源，发射出完美的周期和相干光波形，最近快速地发展到芯片级集成解决方案。其中，有两类很重要——半导体法布里-珀罗激光器和无源环形克尔微谐振器。研究者将这两种技术融合在环形半导体激光器中，并展示了自由运行孤子的形成范例，称为野崎-贝克奇孤子。

  研究者证明了野崎-贝克孤子在环形激光器中结构稳定，并且随着激光偏压的调整而自发形成，从而消除了对外部光泵的需要。通过结合结论性的实验结果和一个互补的详细理论模型，他们揭示了这些孤子的显著特征，并为其产生提供了指导。

  除了在环形激光器内循环的基本孤子之外，研究者还展示了多孤子状态，验证了其局域性，并提供了对孤子晶体形成的见解。研究结果巩固了一个单片电驱动平台，可用于直接产生孤子，并为激光多模动力学和克尔参数过程的交叉研究领域打开了大门。

  预测凝聚态的实际传输速率使材料、设备和工艺的合理设计成为可能。这对于开发可充电电池等低碳能源技术尤其重要。研究者使用单周期太赫兹泵来脉冲触发电池固体电解质中的离子跳跃。

  这是通过诱导瞬态双折射可视化的，可以在皮秒时间尺度上直接探测离子跳变的各向异性。瞬态信号的弛豫测量了定向记忆的衰减和扩散熵的产生。研究者扩展了用硅瞬态双折射的实验结果来确定离子跳跃的振动尝试频率。

  利用非线性光学方法，他们探索了离子在其最快极限下的输运，在原子尺度上区分了相关的传导机制和真正的随机游走，并证明了激活输运与信息热力学之间的联系。

  地下水资源对生态系统和生计至关重要。过度抽取地下水会导致地下水位下降，以及海水入侵、地面下沉、河流枯竭和水井干涸。然而，当前地下水下降的全球速度和普遍程度受到的约束很差，因为在全世界内尚未合成原位地下水水位。

  研究者分析了170,000口监测井和1,693个含水层系统的地下水位趋势，这些国家占全球地下水提取量的75%左右。研究表明，在21世纪，地下水位的迅速下降（ 50 m /年）是都会存在的，尤其是在拥有大片农田的干旱地区。

  至关重要的是，研究还表明，在过去40年里，世界上30%的区域含水层的地下水位下降速度加快。地下水位普遍加速加深，这突出说明迫切地需要采取更有效的措施来解决地下水枯竭问题。该分析还揭示了一些具体案例，在这些案例中，随着政策变化、含水层补给管理和地表水转移，枯竭趋势已经逆转，表明枯竭的含水层系统有恢复的潜力。

  树木构成了地球上最具生物多样性的ECO——热带森林。由于对大多数热带树种知之甚少，大量的树种给了解这些森林带来了巨大的挑战，包括它们对环境变化的反应。对普通物种的关注可能会规避这一挑战。

  作者研究了非洲、亚马逊和东南亚热带原始森林中1,003,805棵树干直径至少为10厘米的树木的盘查数据，研究了常见树种的丰度模式。这些树木分布在1568个地点，覆盖了封闭树冠、结构完整的热带森林。研究者估计，2.2%、2.2%和2.3%的物种分别占这些地区热带树木的50%。

  通过对所有封闭冠层热带森林的外推，研究估计，在地球上8000亿棵树干直径至少为10厘米的热带树木中，只有1053种占了一半。 尽管存在不同的生物地理、气候和人为历史，研究者发现在各大洲的常见物种和物种丰度分布模式明显一致。这表明树木群落组合的基本机制可能适用于所有热带森林。

  重新采样分析表明，最常见的物种可能属于一个可控的已知物种列表，这使得有明确的目的性的努力能了解它们的生态。虽然它们没有降低稀有物种的重要性，该结果为了解世界上最多样化的森林提供了新的机会，包括通过关注构成大多数树木的常见物种来模拟它们对环境变化的反应。