[發明專利]磁斯格明子晶格和磁渦旋晶格的量子力學模擬方法

有效

• 申請號: 201810526044.6
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN110543646B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 劉照森
• 申請（專利權）人: 劉照森
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡玉

1.磁斯格明子晶格和磁渦旋晶格的量子力學模擬方法，所述量子力學模擬方法包括以下步驟：

C1、通過量子理論使磁系統哈密頓量中的自旋為量子力學算符；

C2、在笛卡爾坐標系中產生三個隨機數分別賦予自旋分量；

C3、采用周期性邊界條件以模擬無窮大系統的周期性磁結構；

C4、采用自洽算法，量子理論的應用使得計算能自發地收斂于系統的平衡態；

C5、判斷C4中前后兩次循環算出的自旋差是否小于給定的小量δ，如是，則因海森堡交換和強的Dzyaloshinsky?-?Moriya作用下形成的自發螺旋狀條紋，在垂直外加磁場中，變為周期分布的斯格明子晶格或渦旋晶格；如否，則返回步驟C3。

2.根據權利要求1所述的量子力學模擬方法，其特征在于，所述量子力學模擬方法還包括以下步驟：

C6、模擬自高溫的順磁態開始逐漸降低溫度，以保證計算收斂于正確的平衡態；

C7、判斷是否降至預設的最低溫度，如是，則運算結束，如否，則返回步驟C3。

3.根據權利要求2所述的量子力學模擬方法，其特征在于，在計算過程中所有物理量都嚴格地按照量子理論算出。

4.根據權利要求3所述的量子力學模擬方法，其特征在于，在海森堡作用和DMI作用共存的系統中，再考慮Compass型各向異性作用，模擬出近鄰渦旋方向相反的斯格明子晶格。

5.根據權利要求4所述的量子力學模擬方法，其特征在于，所述磁系統哈密頓量中的自旋為量子力學算符，而非經典矢量。

6.根據權利要求5所述的量子力學模擬方法，其特征在于，系統的微觀磁結構和宏觀物理性質隨溫度及外加磁場的變化而變化。

7.根據權利要求6所述的量子力學模擬方法，其特征在于，模擬自高溫的順磁態開始，然后逐漸降低至溫度；在高溫，各自旋的幅值甚小，大的熱能足以使得量子系統克服能量勢壘，隧穿至能量的最小點，到達系統的平衡態；模擬中逐漸降低溫度，便能保證每一溫度下都實現正確的收斂。

8.根據權利要求7所述的量子力學模擬方法，其特征在于，采用周期性邊界條件，使得以小的系統模擬大的、以致無窮的系統成為可能；否則，邊界的影響太大，模擬不出周期性的磁結構。

9.根據權利要求8所述的量子力學模擬方法，其特征在于，所述量子力學模擬方法模擬出的系統微觀磁結構具有嚴格的周期性和完美的系統對稱性。

10.根據權利要求9所述的量子力學模擬方法，其特征在于，所述量子力學模擬方法中，因量子理論的引入，運算能自發地收斂于系統的正確平衡態。