相互作用驱动-耗散磁系统中的动态亚稳态与瞬态拓扑磁振子
亚稳态性——即在系统达到真正的渐近平衡前部分弛豫至长寿命准稳态的现象——普遍存在于经典和量子动力学系统中,这是由时间尺度分离导致的。在开放量子系统中,其固有非平衡的对应形式“动力学亚稳态”可源于非厄米算符的谱几何特征。在非相互作用模型中,该机制会产生边界敏感的反常弛豫、瞬态放大效应以及拓扑保护的边缘长寿命模式,这些现象均随系统尺寸增大而增强。本研究将动力学亚稳态拓展至非线性相互作用体系,并指出磁性异质结构是实现该研究的天然平台。该工作构建了一个相互作用自旋Lindblad体系,其线性化磁振子动力学可映射到动力学亚稳态的Hatano-Nelson链,证明非相互作用极限下的动力学亚稳态会引发真正的非线性现象,包括尺寸依赖的自旋骤降效应及对不稳定平衡态的反常吸引。与拓扑保护的狄拉克玻色子相关的长寿命边缘态在非线性和无序扰动下依然存在。研究人员进一步基于经典Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski框架分析了磁性多层膜的磁化动力学,发现Dzyaloshinskii-Moriya相互作用、非局域阻尼及自旋转移矩可作为调控体-边界稳定性失配和能带拓扑的控制参数。虽然此前发现的所有特征动力学现象在这一实验相关体系中均重现,但LLGS框架还支持量子模型中不存在的多稳态和极限环行为。该成果首次系统研究了非线性动力学中的动力学亚稳态现象,对自旋矩振荡器阵列、磁子器件等领域具有直接指导意义。
量科快讯
1 天前
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