在准周期量子比特晶格中观测到磁性“魔鬼阶梯”类似行为

“魔鬼阶梯”(DS)现象是磁化对外场的一种分形响应,传统上在周期性铁磁系统中被观察到,其磁化强度的突变由自旋排布、晶格参数与外磁场的通约性决定。尽管非周期分形系统与此类现象具有天然的适配性,但DS在其中的出现机制仍鲜有研究。该团队利用量子退火设备,在一个简单而有效的伊辛模型框架下,发现了外磁场增强驱动的自旋流形间大量突变磁相变。与周期性系统中DS源于长程竞争相互作用不同,该研究发现非周期几何结构中纯粹短程反铁磁耦合同样能产生丰富多样的基态磁化图案。该工作证实:虽然磁结构由晶格尺寸决定,但其形成过程具有显著的鲁棒性和尺度无关性,且通约性仅局部显现。这些发现挑战了“DS行为仅存在于周期系统”的主流观点,确立了准周期几何结构作为该现象天然载体的地位。

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