Strong nonreciprocity in modulated resonator chains through synthetic electric and magnetic fields
我们研究了时空调制的一维谐振器链的非互易性，从等效的二维谐振器阵列的角度与一个合成的维度和横向合成的电场和磁场。合成场分别与谐振器链的时间和空间调制有关，并且我们证明了它们的组合可以在没有附加元件的情况下打破传输互易性。这种非互易效应类似于带电粒子的霍尔效应。我们实验实现链2和3时空调制谐振器和测量超过58分贝的隔离对比度。
2019-03-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Breakdown of detailed balance for thermal radiation by synthetic fields
近年来，两个物体之间热传递的非互易性的可能性已被广泛研究。特别是强磁场的作用进行了研究。一个简单得多的方法，具有相当大的灵活性，将考虑在合成的电场和磁场，这是很容易应用的热传递。我们证明了故障的细致平衡的热传递函数$\mathcal{T} (ω)$，即两个对象之间的热传递的频谱，由于合成的电场和磁场的存在。光谱测量携带了更多的物理信息，是辐射的量子理论的原因。我们明确地证明了合成场诱导的非互易性在两个石墨烯片之间的传热传递函数和两个物体之间的卡西米尔耦合。与许多其他情况下的热传递，后一种情况下有有趣的功能的强耦合。此外，合成场的存在会影响两个膜的平均占据数，并提出该系统用于实验验证细致平衡的破坏。
2022-10-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
New Losses Mechanism in Graphene Nanoresonators due to the Synthetic Electric Fields caused by Inherent Out-of-Plain Membrane Corrugations
考虑了单层石墨烯纳米谐振器中由合成电场规定的耗散谷内电流引起的新损耗机制。这些场是由石墨烯薄膜中的随时间变化的规范场产生的，这是由于其固有的平面外畸变和外部周期电动势的影响。这种损耗机制占石墨烯纳米谐振器中损耗的主要部分（约40个单位），并且仅针对石墨烯。讨论了减小这种损耗（提高机电系统的品质因数）的途径。解释了为什么可以通过正确选择菌株组合（通过菌株工程）来提高品质因数。此外，它表明，品质因数可以通过打开垂直于石墨烯膜的磁场增加。
2011-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Single-Spin Relaxation in a Synthetic Spin-Orbit Field
强磁场梯度可以产生合成的自旋-轨道相互作用，其允许对单电子自旋进行高保真度电控制。通过测量硅中自旋弛豫时间T_1与磁场B的关系，研究了磁场梯度对自旋弛豫时间T_1的影响。电荷噪声、磁场梯度、声子和导带谷的相互作用导致低场下的最大弛豫时间为160 ms，中场下的强自旋谷弛豫热点，以及高场下的B^4标度。发现T_1随晶格温度T_lat以及附加的电噪声而减小。相比之下，没有微磁体的样品具有显著更长的T_1。微磁体设计的优化，结合电荷噪声和电子温度的降低，可以进一步延长具有大磁场梯度的器件中的T_1。
2018-11-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonreciprocal heat flux via synthetic fields in linear quantum systems
本文研究线性量子系统中合成场诱导的非互易热传递，提出基于主方程和朗之万方程的两种方法，在四谐振子链中实现总热通量整流。
2023-06-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Intrinsic Picosecond Magnetic Switching Mechanism Assisted by an Electric Field in a Synthetic Antiferromagnetic Structure
磁隧道结（MTJ）中的磁开关机制是在亚纳秒范围内进行的，这限制了自旋转移矩磁随机存取存储器（STT-MRAM）在超快区域的应用。在本文中，我们提出了一种新的皮秒磁开关机制的合成反铁磁（SAF）结构使用可调Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）的相互作用控制的外部电场（E-场）。结果表明，随着SAF结构中的RKKY相互作用的符号与外部电场的变化，临界开关电流密度可以显着降低一个数量级相比，正常的MTJ设计在100 ps，因此，这种新型的STT-MRAM可以写一个非常低的开关电流密度，以避免MTJ击穿的问题，并降低写入能量。为了理解这种异常现象的物理起源，提出了一个玩具模型，在该模型中，外部电场控制的SAF结构中的RKKY相互作用的符号变化提供了对总能量的额外贡献，帮助thespin克服能量障碍并打破游行切换机制。
2019-07-23 cond-mat.mes-hall
Impact of $\mathcal{T}$-symmetry on spin decoherence and control in a synthetic spin-orbit field
量子点中的自旋量子位的电控制依赖于自旋轨道耦合（SOC），其可以是底层晶格或异质结构固有的，或者经由例如微磁体是外在的。在这里，我们表明，由微磁体引入的固有SOC和合成SOC之间的关键区别是它们在时间反演下的对称性。具体而言，时间反演对称性（$\mathcal{T}$-对称性）的内在SOC导致不仅传统的范弗莱克抵消已知的自旋弛豫，但也消失自旋退相到最低阶的SOC，我们称之为"纵向自旋轨道场抵消"。另一方面，由微磁体合成的SOC打破了$\mathcal{T}$对称性，从而消除了"vanVleck抵消"和"纵向自旋轨道场抵消"。换句话说，自旋量子比特所经历的有效场$\vecΩ$不再依赖于量子化磁场，并且允许$\vecΩ$的纵向分量达到SOC的一阶，因此，与本征SOC的情况相比，自旋弛豫和退相被定性地修改。此外，基于$\vecΩ$的电偶极自旋共振的保真度可以被优化，在基于自旋的量子计算中具有潜在的应用。
2021-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Giant synthetic gauge field for spinless microcavity polaritons in crossed electric and magnetic fields
对于不含极化自由度的电中性激子极化激元，可以通过施加交叉电场和磁场来合成人工规范场。规范位的出现可以归因于运动（磁电）斯塔克效应，这是负责的线性动量的存在下的激子动能的贡献。我们研究了这种现象的相互作用与竞争的影响，所产生的拉比分裂重整化由于减少的电子-空穴重叠的运动激子。考虑到这种机制是至关重要的拉比分裂和激子结合能的高比率的结构。此外，我们还提出了一种方法来提高所考虑的系统中的规范场。它利用了在特定选择的电场和磁场下从类氢激子到强偶极极化激子态的交叉。激子能量对动量的强烈敏感性导致了规范场的大值。我们考虑具体的例子GaAs环形极化激元Berry相位干涉仪，并表明，通量的有效磁场可能会接近通量量子值在所考虑的交叉制度。
2020-12-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dynamically stable negative-energy states induced by spin-transfer torques
我们调查的磁性基态在铁磁金属均匀电流引起的不稳定性，特别是，超越以往的分析，包括偶极相互作用。这些不稳定性来自自旋转移力矩，导致多普勒频移自旋波。对于足够大的电流，自旋波激发相对于均匀磁基态具有负能量，同时由于耗散自旋转移力矩而保持动态稳定。因此，均匀磁性基态在能量上是不稳定的，但不能动态地达到新的基态。我们估计这是发生在典型的薄膜实验中的电流密度$ j\gtrsim (1-D/D_c)10^{13} \mathrm{A/m^2} $，$ D $的Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用常数，和$ D_c $的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用，需要自发形成的螺旋或skyrmions。由于表面和层间效应，这些电流密度可以任意小，用于纳米量级的薄膜厚度。从模拟引力的角度来看，稳定的负能态是实现磁振子（自旋波量子）事件视界的一个基本要素，从而产生例如霍金辐射，并可用于显著放大所谓黑洞激光器中的自旋波。
2021-01-29 cond-mat.mes-hall
Nonlinear relaxation field in charged systems under high electric fields
研究了外加电场对带电系统电流的影响。从经典的密度矩阵系列的结果进行了比较，从量子动力学理论的结果。动力学理论产生了一个系统的处理非线性电流超出线性响应。为此，动态屏蔽和场相关的Lenard-Balescu方程的分析集成和非线性弛豫场的计算。经典的线性响应结果，即德拜-昂萨格弛豫效应，只有在非对称屏蔽条件下才能得到。考虑到一个物种的动力学方程，其他物种必须动态筛选，而同一物种本身的筛选必须静态进行。不同的其他近似进行了讨论和比较。
2000-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el nucl-th
Simulating dynamically assisted production of Dirac pairs in gapped graphene monolayers
在费米表面附近，具有带隙的石墨烯层允许密切模拟量子电动力学的真空，因此，其尚未验证的强场现象具有可访问的场强。利用这一惊人的功能，调查一个合理的物质化的动态辅助对生产通过模拟生产轻，但质量对狄拉克准粒子。该过程被认为是在一个领域的配置相结合的弱高频电模式和强低频电场振荡的时间。它的理论研究是从量子动力学的方法进行的，类似于QED中自发产生对的方法。我们表明，弱辅助模式的存在下，可以强烈地增加产生的大量狄拉克对的数量相比，由强场驱动的设置。此外，将该过程的效率与无间隙石墨烯的情况进行对比，以突出准粒子质量所起的作用。
2018-12-07 cond-mat.mes-hall hep-ph
Band structure engineering and reconstruction in electric circuit networks
我们开发了一种方法来设计，工程师和测量能带结构的合成晶体组成的电路元素。从电流和电压方面的电路晶格节点分析开始，我们的合成物质拉普拉斯形式主义允许我们根据波数分辨的拉普拉斯本征模来研究任意紧束缚模型，从而产生电路的导纳能带结构。为了说明，我们的模型和测量蜂窝电路具有狄拉克锥导纳散装分散以及平带导纳边缘模式在其胡子和锯齿形终端。我们进一步使用我们的电路频带分析，以测量拓扑相变的拓扑电苏-施里弗-Heeger电路。
2018-07-25 cond-mat.mes-hall
Electric-dipole-induced resonance and decoherence of a dressed spin in a quantum dot
在过去的二十年里，量子点中的电子自旋量子比特被广泛研究用于可扩展的量子信息处理。最近，高保真度和快速的单自旋控制和强自旋光子耦合已被证明使用由微磁体创建的合成自旋轨道耦合。如此强的电驱动暗示了一个强耦合的自旋光子系统。在这里，我们研究了基于量子点中受驱动单电子的自旋修饰量子比特的弛豫、纯退相和电学操纵。我们发现，由于电荷噪声的修饰量子比特的纯退相可以抑制实质上在一个甜蜜点的修饰量子比特。在低磁场下，由于驱动场的能量补偿，弛豫表现出非单调行为。此外，合成自旋轨道场的纵向分量可以提供快速的电偶极诱导的缀饰自旋共振（EDDSR）。在慢退相和快EDDSR的基础上，我们进一步提出了一种基于自旋修饰的半导体量子计算方案。
2021-03-10 cond-mat.mes-hall
Non-volatile Electric Control of Magnetic and Topological Properties of MnBi2Te4 Thin Films
本研究提出利用拓扑量子材料与二维铁电材料异质结的磁电耦合机制，以双层MnBi₂Te₄为例验证了可通过铁电极化调控其磁性并诱导拓扑相变，为拓扑量子材料磁有序动态调控提供新路径。
2022-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Non-Abelian Electric Field and Zitterbewegung on a Photonic Frequency Chain
本文在光子频率链上利用偏振复用和时间调制环形谐振腔实验实现了非阿贝尔电场的产生与操控，并观测到由其诱导的Zitterbewegung运动及其与Bloch振荡的干涉，为光子模拟相对论量子力学提供了新平台。
2025-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Electrically Switchable Spintronics in a Multiferroic Altermagnet
Universidad de Chile（智利大学）；Universidad de Santiago de Chile（圣地亚哥智利大学）
该研究提出的二维晶格模型可通过外电场同时调控非共线磁有序、电极化与自旋极化输运，为结合补偿磁体优势与铁电低功耗架构的下一代自旋电子器件提供了物理蓝图。
2026-08-20 cond-mat.mes-hall
Electric-Field Modulated Optical Transitions in Monolayer CrI3 and Its Nanoribbons
Shaoyang University（邵阳大学）；Hunan University of Technology and Business（湖南工业大学）；Hunan University of Science and Technology（湖南科技大学）；Hunan Normal University（湖南师范大学）
本研究通过28带紧束缚模型和线性响应理论，系统研究了单层CrI3及其纳米带的光电响应，揭示了电场对带隙调控、光学跃迁调制及边缘态分布的影响，为设计电场可控的自旋电子和光电设备提供了理论支持。
2026-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of Janus black arsenic-phosphorus (b-AsP) nanoribbons under transverse electric field
利用紧束缚方法研究了Janus单层黑砷磷（b-AsP）纳米带的电子输运性质。系统地研究了边缘结构对电子结构的影响。（1，3）nb和（3，1）nb b-AsP纳米带比锯齿形和扶手椅形纳米带具有更平坦的边缘带。扶手椅型的边缘带呈双简并。计算结果还表明，横向电场可以对不同边界形貌的锯齿带的带隙进行宽范围的调节。临界电场可以完全闭合间隙并诱导从半导体到导体的相变。我们的工作表明，动态可调带隙的Janus b-AsP纳米带，并揭示了潜在的Janus b-AsP的传输设备。
2022-12-04 cond-mat.mes-hall
4D spinless topological insulator in a periodic electric circuit
根据拓扑能带结构的数学分类，在大于3维的空间中存在着许多有趣的拓扑态，它们具有奇异的边界现象和有趣的拓扑响应。虽然这些拓扑状态在凝聚态系统中不可及，但最近的工作表明，合成系统，如光子晶体或电路，可以实现更高维的能带结构。在这里，我们认为，4D无自旋拓扑绝缘体，由于其对称性，特别适合在这些合成系统中实现。我们显式构造了一个二维电路晶格，其共振频谱模拟了四维无自旋拓扑绝缘体。我们进行了详细的数值计算的电路晶格和显示的共振频谱表现出对3D Weyl边界状态，一个标志的非平凡的拓扑结构。具有相同手征性的这些3D Weyl态对受到与$+1$平方的经典时间反演对称性的保护，这是所提出的电路晶格中固有的。我们还讨论了如何在实验中观察到模拟的4D拓扑能带结构。
2020-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthetic gauge fields for phonon transport in a nano-optomechanical system
规范场在凝聚态物质中扮演重要角色，例如解释非互易和拓扑输运现象。在纳米力学系统中建立声子输运的规范势将把量子霍尔物理带入一个新的领域，它在传感和信号处理中提供了广泛的应用，并且自然地与强非线性和热力学相关联。在这项工作中，我们展示了一个磁规范场的纳米机械振动在一个可扩展的，在芯片上的光学机械系统。我们利用多模光机相互作用，这提供了一个有用的资源，必要的时间反演对称性的破坏。在动态调制的纳米光子系统中，我们观察到辐射压力如何介导不同频率的谐振器之间的声子传输，具有高速率和特征非互易相位，模仿Aharonov-Bohm效应。我们表明，引入的计划不需要高质量的腔，这样它可以直接扩展到探索拓扑声学相位在多模式系统弹性现实的混乱。
2019-01-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Dynamically induced magnetism in KTaO$_3$
动态多铁性的特征纠缠动态订单：波动的电偶极子诱导磁化。因此，具有顺电波动的材料如果被动态驱动，则可以产生磁性特征。我们确定的顺电KTaO $_3$（KTO）作为一个主要的候选人的动态多铁性的观察。当KTO样品暴露于圆偏振激光脉冲时，动态诱导的离子磁矩约为每个晶胞核磁子的5%.我们确定的声子谱使用从头计算方法和识别T $_{1u}$作为相关的软声子模式，耦合到外部场和诱导的磁极化。我们还预测了相应的电子效应的动态诱导的磁矩，这是增强了几个数量级，由于电子和离子核之间的显着质量差。
2021-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Skyrmions in synthetic antiferromagnets and their nucleation via electrical current and ultrafast laser illumination
磁性Skyrmions是一种拓扑自旋纹理，在非易失性存储器和逻辑器件中作为纳米级信息载体具有很大的前景。虽然室温磁skyrmions和它们的电流诱导操纵最近被证明，杂散场产生的有限磁化以及它们的拓扑电荷限制了它们的最小尺寸和可靠的运动轨迹。反铁磁（AF）skyrmions允许这些限制被解除，由于其消失的磁化和净零拓扑电荷，有前途的室温，超小skyrmions，快速的动力学，和对外部磁场不敏感。虽然室温AF自旋织构最近已被证明，AF skyrmions在室温下可操作的工业兼容的合成反铁磁（SAF）材料系统的观察和控制成核仍然缺乏。在这里，我们证明了孤立的skyrmions可以稳定在零场和室温下，在一个完全补偿的SAF。使用X射线显微镜技术，我们能够观察到的skyrmion在不同的SAF层，并证明他们的反平行排列。结果证实了微磁模拟和分析模型，使用实验参数，这证实了手性SAF skyrmion自旋纹理，并允许识别的物理机制，控制SAF skyrmion的大小和稳定性。我们还证明了通过局部电流注入以及超快激光在零场激发的SAF skyrmions的局部成核。这些结果将使SAF skyrmion能够在基于skyrmion的设备中利用。
2021-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chiral magnetic effect by synthetic gauge fields
本文研究了由三维光晶格构成的Weyl金属在人工规范场作用下手征化学势的动力学产生。通过数值求解在平行合成电场和磁场存在下具有Berry曲率的Boltzmann方程，我们发现了谱流和随之产生的手征磁流。我们表明，光谱流和手性化学势可以探测飞行时间成像。
2016-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas hep-ph
Synthetic non-Abelian gauge fields and gravitomagnetic effects in tilted Dirac cone systems
在平面倾斜狄拉克锥系统中，倾斜参数可以通过垂直位移场或某些系统中的化学取代而与空间相关。我们证明了倾斜参数的对称偏导数在这些系统中产生非阿贝尔合成规范场。这些规范力的小速度极限对应于Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合。在经典水平上，倾斜的相同对称空间导数有助于保守力、洛伦兹力和类摩擦力。速度相关力相对于倾斜是奇数的，因此当系统是反转对称时，在两个谷中具有相反的符号。此外，切换价带和导带之间的化学势反转了所有这些经典力的符号，这表明这些力耦合到载流子的电荷。因此，这些力是倾斜狄拉克锥系统的特定几何形状中的电力和磁力的自然延伸。
2020-04-30 cond-mat.mes-hall gr-qc hep-th
Bloch-Landau-Zener dynamics induced by a synthetic field in a photonic quantum walk
量子行走是在相干系统中模拟动力学的过程。他们的实验实现被证明是揭示Floquet拓扑绝缘体中新现象的关键。在这里，我们在合成规范场的存在下实现了光子量子行走，该规范场模拟了电场对带电粒子的作用。通过调节两个准能带之间的能隙，我们研究了有趣的系统动力学，其特征在于布洛赫振荡和朗道-齐纳跃迁之间的相互作用。当准能量值为0和$π$的两个能隙都非常小时，Floquet动力学遵循弹道扩散。
2020-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Theory of staggered damping-like spin-orbit torque on synthetic antiferromagnetic domain walls
Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University（东北大学前沿跨学科研究院）；Research Institute of Electrical Communication, Tohoku University（东北大学电气通信研究所）；Institute for Materials Research, Tohoku University（东北大学材料科学研究所）；Center for Science and Innovation in Spintronics, Tohoku University（东北大学自旋电子学科学与创新中心）；International Center for Synchrotron Radiation Innovation Smart, Tohoku University（东北大学同步辐射创新智能国际中心）
该研究提出合成反铁磁体中交错阻尼类自旋轨道矩的理论，推导出畴壁速度的闭合形式，并预测符号反转与标度律，为实验提供直接目标。
2026-09-09 cond-mat.mes-hall
Dynamically-generated pure spin current in single-layer graphene
电导失配问题显著限制了自旋注入效率，并且自旋注入到石墨烯中通常需要高质量的隧道势垒来规避电导失配。我们介绍了一种新的方法，该方法能够通过使用动态自旋注入在单层石墨烯（SLG）中产生无电导失配的纯自旋电流。利用基于Landau-Lifshitz-Gilbert方程的传统理论模型，成功地实现了自旋抽运诱导自旋流产生和自旋输运的实验研究，并估算出自旋相干为1.36 μm。自旋相干性与SLG的质量成正比，这表明SLG中的自旋弛豫是由Elliot-Yafet机制控制的。
2012-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthetic chiral magnets promoted by the Dzyaloshinskii-Moriya interaction
设计纳米级磁体组件中的相互作用的能力是人工自旋系统和自旋电子技术发展的核心。随着薄膜磁性中Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinskii-Moriya interaction）的出现，人们开辟了通过强手性相互作用耦合纳米磁体的新途径，这是对已建立的偶极和交换耦合机制的补充。在这方面，我们回顾了最近的进展，在工程上的合成磁体耦合层间和层内磁。我们展示了如何多层手征磁性结构和二维合成反铁磁体，skyrmions，和人工自旋系统可以实现通过同时控制的磁和磁各向异性。此外，我们表明，与电流感应自旋轨道转矩的组合，合成磁性元件的无场开关，以及全电畴壁逻辑电路。
2020-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Floquet Gauge Pumps as Sensors for Spectral Degeneracies Protected by Symmetry or Topology
我们介绍了一个Floquet规范泵的概念，其中一个动态工程Floquet哈密顿揭示了内在的相互作用系统中的基态的简并性。我们证明了这个概念在一个一维XY模型与周期性驱动的耦合和横向场。在高频极限下，我们得到了由静态XY项和动态生成的Dzyaloshinsky-Moriya相互作用项组成的Floquet哈密顿量。动态产生的磁化电流取决于复耦合项的相位，XY相互作用作为实部，而X作为虚部。当这些相循环时，电流揭示了区分有序相和无序相的基态简并性。我们讨论了实现Floquet规范泵在一个合成的量子自旋相互作用的囚禁离子系统所需的实验要求。
2021-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
