- In the study of superconducting materials, the ______ of critical temperature (Tc) and critical magnetic field (Hc) is critical, as these parameters directly determine the application scope of superconductors in high-field magnets and energy storage systems.（2007 年中科院考博英语词汇题改编）
A. determination
B. simulation
C. separation
D. stimulation
- In the experimental study of quantum entanglement, researchers need to ______ the coherence time of quantum states—short coherence time may lead to information loss and failure of quantum computing operations.（2007 年中科院考博英语完形题改编）
A. extend
B. modify
C. memorize
D. mobilize
Passage One
Topological insulators (TIs) have emerged as a revolutionary class of quantum materials, characterized by insulating bulk states and conducting surface states that are robust against defects and disorder. Traditional semiconductors and insulators face limitations in spintronics and quantum computing—semiconductors rely on doping to control carrier concentration, leading to high defect density, while conventional insulators cannot support conductive channels, restricting their application in low-power electronics. For example, a study on silicon-based spintronic devices showed that doping-induced defects reduced electron spin coherence time by 60%, making it difficult to realize long-distance quantum information transmission.
Researchers at the Chinese Academy of Sciences Institute of Physics recently developed a "strain-engineered topological insulator" technology. By applying uniaxial strain (2-3% tensile strain) to Bi₂Se₃ topological insulators, the technology modulates the band gap of bulk states (increasing from 0.3 eV to 0.5 eV) while preserving the topological surface states. Transport measurements showed that the strained TIs exhibited a surface carrier mobility of 10,000 cm²/(V·s)—5 times higher than unstrained samples—and maintained surface conductivity even after intentional defect introduction (10¹⁵ cm⁻³ vacancies). Additionally, the strained TIs achieved a spin coherence time of 50 ns at room temperature, 3 times longer than traditional spintronic materials. This innovation not only solves the "defect sensitivity" and "low spin coherence" problems of traditional materials but also provides a feasible path for the development of high-performance spintronic devices and topological quantum computers.
- What is the key advantage of the "strain-engineered topological insulator" technology?（2007 年中科院考博英语阅读题改编）
A. It eliminates the need for band gap modulation in quantum materials.
B. It enhances surface conductivity, improves defect robustness, and extends spin coherence time.
C. It reduces the cost of topological insulator fabrication for quantum computing.
D. It shortens the research and development cycle of spintronic devices to 6 months.
(1) The application of angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) in condensed matter physics is not only conducive to mapping the electronic band structure of materials but also plays a crucial role in verifying the existence of topological surface states in quantum materials.（2007 年中科院考博英语翻译题改编）
TOPIC: Discuss the role of advanced characterization technologies in promoting the research and application of quantum materials. Please support your argument with specific examples.（2026 年考博英语热点预测题，参照中国科学院物理研究所命题规律）
- 考点定位：本题考查名词词义辨析与超导材料研究语境适配，核心是 “匹配‘临界温度（Tc）与临界磁场（Hc）’与‘超导体应用范围’的逻辑关联”，属于考博英语词汇题中 “物理学场景 + 词义精准度” 的典型题型，占词汇部分总分值的 5%（0.5/10 分）。
- 选项拆解与排除：
- A. determination（测定；确定）：核心含义为 “通过实验手段（如四引线法测电阻、超导量子干涉器件测磁场）精准量化超导材料的临界参数”，与 “超导材料研究中测定 Tc 与 Hc 以明确其在高场磁体、储能系统中应用边界” 的专业逻辑完全契合，“determination of critical temperature and critical magnetic field”（临界温度与临界磁场测定）是凝聚态物理的核心研究环节，符合语境；
- B. simulation（模拟；仿真）：侧重 “通过第一性原理计算（如 DFT）复现临界参数与材料结构的关系”，如 “超导临界温度数值模拟”，但题干强调 “对实际材料参数的实验测定”，而非 “模拟过程”，语义偏差，排除；
- C. separation（分离；分隔）：指 “将临界参数与其他物理性质拆分研究”，与 “参数对应用范围的核心影响” 这一研究目标无关联，排除；
- D. stimulation（刺激；激励）：多用于 “外源能量激发材料超导特性”，如 “激光刺激超导相变”，无法用于 “参数测定” 的技术场景，搭配不当，排除。
- 备考拓展：考博英语词汇题中，物理学领域学术词汇占比超 40%。结合中国科学院物理研究所研究方向，建议重点积累 “量子材料与超导相关词汇”（如 “superconducting material 超导材料”“critical temperature 临界温度”“topological insulator 拓扑绝缘体”“quantum entanglement 量子纠缠”），可通过《固体物理》（黄昆版）、《量子力学》（曾谨言版）等专业课教材同步记忆，强化 “英语 + 专业” 联动理解，避免学术词汇与普通词汇的语义混淆。
- 考点定位：本题考查动词词义辨析与量子纠缠实验研究语境衔接，核心是 “准确概括‘延长量子态相干时间以保障量子计算稳定性’的科研行为”，属于完形填空 “学术语境 + 动词功能” 的核心题型，占完形部分总分值的 6.7%（1/15 分）。
- 语境分析：题干破折号后明确逻辑 ——“short coherence time may lead to information loss and failure of quantum computing operations”（相干时间过短会导致信息丢失与量子计算操作失败），由此可知，研究者需 “通过技术手段延长量子态相干时间，为量子计算提供稳定基础”，需填入体现 “延长、拓展” 含义的动词。
- 选项拆解与排除：
- A. extend（延长；拓展）：侧重 “通过环境调控（如低温、高真空）或材料改性（如量子点封装），将量子态相干时间从纳秒级提升至微秒级”，与 “量子纠缠研究中延长相干时间、避免信息丢失” 的专业行为完全匹配，符合语境；
- B. modify（修改；调整）：指 “主动改变量子态属性或实验条件”，如 “调整激光频率修改量子态”，但 “修改” 未明确指向 “延长相干时间” 这一核心目标，语义模糊，排除；
- C. memorize（记忆；记住）：仅表示 “存储相干时间数据”，无法体现 “提升相干时间” 的科研需求，排除；
- D. mobilize（动员；调动）：多用于 “设备、资源的调配”，如 “调动激光系统”，无法用于 “量子态相干时间” 的研究场景，搭配不当，排除。
- 备考拓展：完形填空的 “物理学实验行为类动词” 是中科院考博高频考点，需结合量子实验、材料表征场景理解。针对物理研究所特色，建议积累 “量子物理相关动词”（如 “detect 探测”“manipulate 操控”“preserve 保持”“quantify 定量”），可通过研读《Physical Review Letters》期刊论文或研究所量子调控实验报告，强化学术语境感知，掌握学术动词的精准用法。
- 考点定位：本题考查细节理解题的 “学术信息提取 + 同义转换”，核心是 “精准捕捉应变调控拓扑绝缘体技术在量子材料领域的核心优势”，属于阅读理解 “量子材料类文本 + 细节定位” 的高频题型，占阅读部分总分值的 5%（1.5/30 分）。
- 原文定位与逻辑分析：根据题干关键词 “strain-engineered topological insulator”，锁定原文关键信息：“exhibited a surface carrier mobility of 10,000 cm²/(V・s)—5 times higher than unstrained samples”（提升表面导电性）、“maintained surface conductivity even after intentional defect introduction”（增强缺陷鲁棒性）、“spin coherence time of 50 ns... 3 times longer than traditional materials”（延长自旋相干时间），且前文明确指出传统材料的缺陷是 “defect sensitivity”“low spin coherence”，由此可见该技术的核心优势是 “增强表面导电性、提升缺陷鲁棒性、延长自旋相干时间”。
- 选项拆解与排除：
- A. It eliminates the need for band gap modulation in quantum materials：原文明确该技术 “modulates the band gap of bulk states”，“消除带隙调控” 与原文矛盾，排除；
- B. It enhances surface conductivity, improves defect robustness, and extends spin coherence time：“enhances surface conductivity” 对应 “表面载流子迁移率提升 5 倍”，“improves defect robustness” 对应 “缺陷引入后仍保持导电性”，“extends spin coherence time” 对应 “自旋相干时间延长 3 倍”，是原文信息的精准同义转换，符合题意；
- C. It reduces the cost of topological insulator fabrication for quantum computing：原文仅提及 “性能提升与应用价值”，未涉及 “制备成本”，属于 “无中生有”，排除；
- D. It shortens the research and development cycle of spintronic devices to 6 months：原文聚焦 “材料性能优化”，未提及 “器件研发周期”，属于 “偷换话题”，排除。
- 备考拓展：量子材料类阅读文本常涉及拓扑绝缘体、量子点、超导材料等前沿话题，解题时需掌握 “传统缺陷 - 新技术创新点 - 应用价值” 的逻辑链，快速锁定技术的核心优势。建议平时关注研究所官网 “科研成果” 栏目及《Nature Physics》期刊，重点阅读 “拓扑物理”“量子调控” 相关研究，提升专业文本的理解速度与信息提取精度。
- 考点定位：本题考查复杂句翻译、物理学表征技术术语转化及逻辑关系传递，核心是 “准确还原 ARPES 技术在凝聚态物理中的学术内涵”，属于翻译题 “学术性 + 准确性” 的典型题型，占翻译部分总分值的 20%（3/15 分）。
- 句式拆解与翻译技巧：
- 主干结构：“The application... is not only conducive to... but also plays a crucial role in...”（…… 的应用不仅有利于……，还在…… 中发挥关键作用）。翻译时保留 “不仅…… 还……” 的递进逻辑，符合中文学术表达习惯，避免英文长句直译导致的语序混乱；
- 专业术语：“angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES)” 译为 “角分辨光电子能谱（ARPES）”（凝聚态物理核心表征技术术语，保留缩写以符合学术规范），“electronic band structure” 译为 “电子能带结构”，“topological surface states” 译为 “拓扑表面态”，确保术语与物理学领域规范表述一致；
- 定语结构：“of angle-resolved photoemission spectroscopy in condensed matter physics”（角分辨光电子能谱在凝聚态物理中的）、“of the electronic band structure of materials”（材料的电子能带结构的），采用 “前置定语” 译法，将英文后置定语转化为中文前置修饰，避免长句堆砌，提升文本流畅度；
- 语义补充：“mapping the electronic band structure” 译为 “绘制…… 电子能带结构” 时明确对象（材料），避免中文语义模糊，确保 “研究对象” 清晰。
- 评分标准对照：
- 学术忠实：完全传递 “ARPES 技术的双重价值（能带结构绘制 + 拓扑表面态验证）”，无术语错译、语义增减或逻辑偏差；
- 语言流畅：句式拆分合理，“有利于”“关键作用” 等表述符合中文学术书面语规范，无口语化词汇（如避免将 “mapping” 译为 “绘制一下” 等非学术表达，采用 “绘制” 以体现专业严谨性）；
- 逻辑清晰：递进关系（不仅…… 还……）传递明确，定语修饰对象清晰，符合凝聚态物理文本的严谨性要求。
- 备考拓展：物理学类翻译需重点关注 “表征技术、量子材料术语” 的规范表达，建议结合《凝聚态物理实验方法》（王恩哥版）、《角分辨光电子能谱原理与应用》等专著积累术语译法，同时练习 “英文长定语拆分”“被动语态转化”（如 “is verified by→通过…… 验证”）等技巧，平衡学术准确性与中文可读性。针对研究所考博需求，可额外关注 “前沿物理术语” 的翻译，如 “quantum spin Hall effect 量子自旋霍尔效应”“Majorana fermion 马约拉纳费米子”“high-temperature superconductor 高温超导体”。
Quantum materials—such as topological insulators, high-temperature superconductors, and quantum dots—are the cornerstone of next-generation electronics, quantum computing, and energy technologies. Their unique quantum properties (e.g., topological surface states, Cooper pairing) require precise characterization to understand their atomic, electronic, and spin structures. Advanced characterization technologies, including angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES), scanning tunneling microscopy (STM), and inelastic neutron scattering (INS), have become indispensable tools for unlocking the potential of quantum materials. This value has been fully demonstrated by research at the Chinese Academy of Sciences Institute of Physics.
Firstly, ARPES enables direct visualization of electronic band structures. The institute used ARPES to study Bi₂Sr₂CaCu₂O₈ high-temperature superconductors, mapping the Fermi surface and identifying the d-wave superconducting gap—this confirmed the unconventional pairing mechanism of high-Tc superconductors, resolving a decades-long debate in condensed matter physics. Without ARPES, the subtle electronic structure changes during superconducting transitions would remain invisible, hindering the development of higher-Tc materials.
Secondly, STM reveals atomic-scale defects and topological states. The institute’s low-temperature STM (0.1 K) imaged individual defects in Bi₂Se₃ topological insulators, showing that surface states remain intact even near vacancies (defect tolerance). This discovery validated the robustness of topological states, providing a basis for designing defect-immune spintronic devices. Additionally, STM’s atomic manipulation capability allowed researchers to assemble quantum dots from individual atoms, enabling the study of single-electron tunneling effects.
Finally, INS probes spin dynamics in quantum materials. In the study of antiferromagnetic topological insulators, the institute’s INS measurements detected spin waves with a characteristic dispersion relation—this confirmed the existence of spin-orbit coupling, a key parameter for realizing topological magnetoelectric effects. This insight has guided the design of quantum devices that convert spin information into electrical signals, advancing spintronics toward low-power operation.
In conclusion, advanced characterization technologies are the "eyes" for exploring quantum materials. For institutions like the CAS Institute of Physics, continuing to innovate these technologies (e.g., integrating AI for data analysis) will be crucial to accelerating quantum material research and enabling breakthroughs in quantum technologies.
- 考点定位：本题考查议论文 “学术视角 + 实证支撑 + 逻辑严谨性”，核心是 “结合表征技术研究实践论证其对量子材料研究与应用的推动作用”，属于考博写作 “物理学与量子技术” 热点话题，占写作部分总分值的 100%（20/20 分）。
- 高分亮点拆解：
- 专业贴合度高：紧密结合研究所研究方向，引用 “ARPES 解析高温超导能带”“STM 观测拓扑绝缘体缺陷”“INS 探测自旋动力学” 等真实科研案例，融入具体数据（如 “0.1 K 低温 STM”“d 波超导能隙”），体现对表征技术应用的深度认知，避免泛泛而谈；
- 逻辑结构清晰：采用 “总 - 分 - 总” 框架 —— 开头点明技术的 “量子材料探索工具作用”，中间分 “ARPES（电子结构）”“STM（原子缺陷）”“INS（自旋动力学）” 三大维度（每部分遵循 “技术类型 - 研究发现 - 应用价值” 的子逻辑），结尾升华至 “量子技术突破”，层次分明，论证闭环；
- 语言学术规范：运用 “angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) 角分辨光电子能谱”“scanning tunneling microscopy (STM) 扫描隧道显微镜”“inelastic neutron scattering (INS) 非弹性中子散射” 等领域核心术语，句式包含定语从句（如 “used to study Bi₂Sr₂CaCu₂O₈ superconductors”）、对比说明（如 “resolving a decades-long debate”）等复杂结构，符合博士研究生学术表达水平；
- 论据权威充分：引用研究所量子材料表征案例，满足题干 “specific examples” 要求，增强论证可信度，避免理论空耗。
- 备考拓展：考博写作需提前储备 “量子材料表征热点素材”（如 ARPES、STM、INS、X 射线衍射），可通过研究所顶刊论文（如《Science》《Physical Review X》）积累案例，重点关注 “表征技术 - 量子特性 - 应用突破” 的关联逻辑。写作时可采用 “技术原理→研究突破→应用导向” 的递进式论述，同时注意专业术语与量子技术需求的结合（如 “拓扑态验证”“自旋调控”），确保学术严谨性的同时提升文本可读性。针对研究所考博需求，可额外关注 “表征技术与 AI 融合的案例”，增强答题的针对性。
中国科学院物理研究所考博真题（英语 2005-2025 年、专业课含《固体物理》《量子力学》《光学》等）及高分答案详解，可通过以下渠道获取：
- 考博信息网（http://www.kaoboinfo.com/）：汇聚全国高校及科研院所考博资源，提供中科院各研究所专项真题、备考指南、导师研究方向及复试经验，支持按 “凝聚态物理”“量子物理”“光学物理” 等学科分类检索，可一键筛选研究所近 10 年高频考点真题（如 “量子力学方程求解”“拓扑材料表征”），是物理学领域考博备考的核心资源平台；
- 中国科学院物理研究所历年考博真题下载专用页面（http://www.kaoboinfo.com/shijuan/school/408061_1_1284476.html）：专属真题库涵盖英语、专业课全题型，配套解析由考博命题专家与研究所资深教授联合编写，不仅包含答案推导，还标注考点对应的研究所科研方向（如 “量子材料表征” 对应拓扑与超导物理团队内容），帮助考生精准匹配备考重点，避免盲目复习。
- 英语备考：以 2007-2015 年中科院考博英语真题为核心，重点突破 “学术词汇 + 长难句 + 专业文本阅读”。每天积累 15-20 个物理学领域学术词汇（如 “quantum material 量子材料”“electronic band structure 电子能带结构”“superconductivity 超导性”“quantum entanglement 量子纠缠”），结合《考博英语核心词汇分频详解》区分高频词与低频词；精读真题中涉及 “物理实验、量子研究” 的阅读文本，总结 “实验设计描述”“数据结果分析” 类句式的翻译逻辑（如 “detect... at... temperature→在…… 温度下探测到……”），提升专业文本理解速度。
- 专业课备考：研读研究所指定教材（如《固体物理》黄昆版、《量子力学》曾谨言版），构建 “经典物理基础 - 量子力学 - 固体物理 - 前沿材料” 知识框架。每章节结束后绘制 “公式推导 - 物理意义 - 应用场景” 思维导图，标注核心考点（如 “薛定谔方程求解”“晶格振动理论”），同时结合研究所官网 “科研团队” 栏目，了解各团队研究方向（如拓扑物理、激光物理），初步匹配考点与科研实际。
- 英语备考：专项突破 “翻译 + 写作 + 完形” 薄弱题型。翻译部分重点练习 “物理表征、量子技术” 类句子，掌握 “术语精准译法”“长定语拆分” 技巧（如将 “the application of STM in atomic-scale defect detection” 译为 “扫描隧道显微镜在原子尺度缺陷探测中的应用”）；写作部分积累 “量子材料案例”（如 “ARPES 解析超导能带”“STM 观测拓扑态”），构建 “总 - 分 - 总” 写作模板，每两周完成 1 篇专业相关主题写作（如 “Advanced Characterization for Quantum Materials”），结合真题答案详解优化语言表达。
- 专业课备考：以 2016-2020 年研究所考博专业课真题为核心，分类突破 “名词解释 + 论述题 + 计算题”。名词解释注重 “术语定义 + 核心公式 + 物理意义”（如 “拓扑绝缘体：体内绝缘、表面导电且受拓扑保护的量子材料，具有缺陷鲁棒性”）；论述题融入前沿热点（如 “量子计算中的拓扑 qubits”），练习 “理论 + 案例 + 数据” 的论证逻辑；计算题强化 “物理方程求解”（如 “用变分法计算氢原子基态能量”），规范解题步骤与公式推导过程。
- 模考训练：使用 2021-2025 年研究所考博真题进行整套模拟，严格按照考试时间（英语 3 小时、专业课 3 小时）答题，结束后对照高分答案详解分析错题原因，标注 “知识点漏洞”（如 “拓扑不变量计算掌握不牢”）与 “答题技巧缺陷”（如 “论述题缺乏实验支撑”），针对性补充复习。
- 热点积累：每周阅读 1-2 篇研究所近 1-2 年发表的顶刊论文（如《Nature》《Physical Review Letters》），提炼 “量子计算”“高温超导” 等热点，将其融入论述题答题中，体现学术前沿感知能力；同时关注 “国家量子科技发展规划”，结合政策导向分析物理研究的发展机遇，提升答题高度。
- 复试衔接：提前了解研究所复试流程（如 “专业面试 + 英语听说 + 实验操作”），准备 “科研经历陈述”“研究计划” 等材料，重点突出与报考团队研究方向的匹配度（如报考拓扑物理团队，可准备 “拓扑绝缘体应变调控研究” 相关的研究设想），同时通过考博信息网获取历年复试真题，熟悉面试高频问题（如 “如何用 ARPES 验证拓扑表面态？”“谈谈你对量子纠缠的理解”）。
中国科学院物理研究所考博注重 “科研潜力 + 专业匹配度 + 学术素养”，备考时需重点提升以下能力：
- 物理理论与实验的关联能力：答题时避免仅罗列公式推导，需结合研究所实验实践（如论述 “拓扑绝缘体” 时，可提及 “研究所用 STM 观测到其表面态的缺陷鲁棒性”），体现 “理论 - 实验 - 应用” 的完整逻辑；同时关注 “物理学与信息、能源的交叉领域”（如 “量子计算”“超导储能”），在论述题中提出前瞻性观点，展现科研潜力。
- 公式推导与物理数据分析能力：专业课考试中 “计算题” 占比约 40%，需掌握 “物理模型建立 - 方程求解 - 结果物理意义解读” 核心逻辑。例如求解 “一维无限深势阱中粒子的能量本征值” 时，需明确边界条件、推导薛定谔方程解、分析量子数对能量的影响，体现物理思维的严谨性。
- 专业英语应用能力：博士阶段需阅读大量英文物理文献、撰写国际期刊论文，因此英语考试中 “专业文本阅读 + 写作” 能力至关重要。备考时可定期阅读《Reviews of Modern Physics》《Physical Review Letters》等期刊论文摘要，总结 “物理研究 - 方法 - 结果 - 结论” 的表述逻辑，提升专业英语写作的学术性；面试前准备 “英文自我介绍”“研究计划英文概述”，避免口语化表达，使用 “academic vocabulary”（如 “derive 推导”“demonstrate 证明”“validate 验证”）。
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