《物理世界》2017物理学十大突破
双中子星合并所产生的引力波观测入选物理学2017年度突破。
中国科学技术大学潘建伟院士反事实量子通信实验入选2017物理学十大突破。
首次多信使观测双中子星合并
多信使: 双中子星合并对引力(左) 和 物质的影响
《物理世界》评定的2017物理学年度突破授予观测双中子星合并所产生的引力波的天文学家和天体物理学家团队，这一观测开启多信使天文观测新纪元。
2017年8月17日，激光干涉引力波天文台（LIGO）、室女座引力波天文台（Virgo）和费米伽玛射线空间望远镜观测到两个相隔仅2秒钟的信号。两个信号来自双中子星合并——现在此事件编号为GW170817。这是LIGO–Virgo科学家首次观测到双中子星合并，仅用了5小时，LIGO–Virgo科学家就确定了事件在宇宙中的位置。随后的几天里，全世界70多座望远镜对准了GW 170817，伽马射线、X射线、可见光、红外、射电等电磁波谱谱段的观测数据纷至沓来。天文学家同时搜寻了中微子信号，但没有搜寻到。
这一系列协同观测提供了关于中子星碰撞——称为“千新星”——的大量信息。观测为金等重元素在宇宙中的起源提供了重要线索。观测中子星合并产生的引力波和可见光，为测量宇宙膨胀速率提供了一种新的独立方法。另外，这次观测解决了关于短时高能伽马射线爆的起源的争议。
很多科学奖项，包括著名的诺贝尔奖，只奖励个人，不颁奖给集体。但是我们《物理世界》
杂志认为，科学是合作性事业。另外，我们认为，GW 170817 的多信使观测可作为科学合作的缩影，是世界为共同的科学事业联合起来共同推进宇宙知识的光辉榜样。
《物理世界》评选的其他九大突破如下（排名不分先后）：
拓扑激光
拓扑激光可以有任意形状的谐振腔
加州大学圣地亚哥分校的 Boubacar Kanté 团队发明世界上首个拓扑激光器。此器件里，谐振腔可以是任意形状，光在其内蜿蜒穿行而不被散射，很像拓扑绝缘体表面内的电子的运动。拓扑激光器工作波段为电信波段，可能会用于制造性能更佳的光路，甚至可用于保护量子信息不被散射。
闪电可产生放射性同位素
闪电可在大气中产生放射性同位素氮13
日本京都大学 榎户辉扬（Teruaki Enoto） 团队首次给出细致的有说服力的证据，闪电可以在大气中合成放射性同位素。物理学家早就知道，闪电可以产生γ射线和中子，并猜测γ射线和空气中的氮原子核相互作用可以产生放射性原子核。辉扬团队确认了这一猜测，他们测量到，指示核衰变的γ射线信号在闪电发生约1分钟后达到峰值，他们称这就是有氮13等放射性同位素生成的证据。
结合赢得诺贝尔奖的技术的超分辨显微镜
Stefan Hell （左） 与同事
马普学会生物物理化学研究所、乌普萨拉大学、布宜诺斯艾利斯大学的 Francisco Balzarotti, Yvan Eilers, Klaus Gwosch, Stefan Hell 及其同事，发明了一种新的超分辨显微镜，可以实时追踪活细胞中的生物分子。这种新技术被称为大信息量发光激发探针 （maximally informative luminescence excitation probing (MINFLUX)） ，结合了两种赢得过2014年诺贝尔化学奖的技术的优点，荧光显微镜 和 Hell 发明的受激发射损耗（STED）显微镜。MINFLUX 可以得到纳米尺度上的像，比以前所有技术都更快捷，并且发射更少的光子。
无粒子量子通信实验
在实验上实现“反事实量子通信”
英国布里斯托尔大学 Hatim Salih 团队提出了不交换任何粒子传送量子信息的理论，中国科学技术大学潘建伟团队在实验上实现了这一想法。 四年前，Salih 与同事提出一种新的量子通信方案，不需要传送任何物理粒子。尽管有物理学家表示怀疑，今年潘建伟在实验室创造出这样的系统，并传送了一张简单的图片，过程中(几乎)没用传送任何光子。这一技术被称为“反事实成像”，未来有望用于免直接光照条件下拍摄古代艺术品。
超高能宇宙射线来自银河系外
一座切伦科夫粒子探测器
皮埃尔·奥格天文台证明超高能宇宙射线来自银河系外。几十年来，天文物理学家一直认为，能量大于 1 EeV ($10^{18}$ eV) 的宇宙射线的来源之谜可以由其粒子抵达地球的运动方向解开。这不像低能宇宙射线， 被银河系的磁场偏转之后，从各个方向等量地到达地球。今年，皮埃尔·奥格天文台的 1600 个切伦科夫粒子探测器证明，从两半天空中到达地球的超高能宇宙射线确实不一样多。并且，这种差异远离银河系中心，这说明超高能宇宙射线来自银河系外。
实验室制备出时间晶体
时间起褶：实验室制备出时间晶体
马里兰大学 Christopher Monroe团队， 哈佛大学 Mikhail Lukin 团队分别独立制备出时间晶体。寻常晶体的特征是具有平移对称性自发破缺，即空间结构具有周期性，而时间晶体的特征是具有离散时间对称性自发破缺，即随着时间自发周期性变化。五年前就有理论预言时间晶体，现在用两个基于自旋的系统得到实现。 Lukin 用的是金刚石缺陷的自旋，Monroe用的是囚禁离子的自旋。
不用电的降温超颖材料
一卷降温材料
科罗拉多大学博尔德分校杨容贵、尹晓波团队发明不用电的降温材料薄膜。薄膜由玻璃微球、高分子和银组成，将要冷却的物体覆盖，利用被动辐射冷却来耗散物体的热量。薄膜以红外辐射的形式释放能量，释放的能量可以穿过大气层，进入太空。这种超颖材料材料还可以反射太阳光，即在白天晚上都可以工作。最重要的是，材料成本低廉，可以量产。
测量三光子干涉
三光子干涉
加拿大滑铁卢大学 Thomas Jennewein 团队和 牛津大学Ian Walmsley 团队分别独立测量了三光子量子干涉。三光子量子干涉需要使三个不可分辨的光子在同一时刻到达同一地点，测量时还要保证消除单光子和双光子干涉的效应，因此非常难实现。三光子干涉除了有助于理解量子力学的基础，还可用于量子加密和量子模拟器。
μ子揭示金字塔内藏中空结构
用虚拟现实技术探索胡夫金字塔
扫描金字塔（ScanPyramids） 合作团队利用宇宙射线μ子发现埃及胡夫金字塔里有一个巨大的空腔，这个空腔前所未知。研究人员在金字塔内部和四周摆放了各种μ子探测器，测量μ子穿过金字塔后的衰减方式，数据显示，金字塔内部有一个巨大的夹层。