由自旋-旋转量子几何支配的本征非线性磁旋率效应

由时变磁场驱动的非线性磁响应提供了一种探测自旋分辨率量子几何的独特途径，不同于传统的电场驱动的非线性效应。虽然线性磁响应取决于Zeeman量子几何张量，但广义自旋-旋转量子几何对非线性响应的影响尚未被确立。本文在阐明Zeeman和自旋-旋转量子几何张量如何支配二维系统中的非线性磁旋率传输方面，发展了一种微观量子动力学框架。我们推导了第二阶磁旋率电流并揭示了一种独特的几何分离：非对角分量由Zeeman仿射和度量连接控制，而对角分量由自旋-旋转量子度量和Berry曲率支配。这确定了自旋-旋转量子几何张量作为非线性范式中基本几何量的身份。将我们的理论应用于无质量 Dirac 费米子、六边形畸变拓扑绝缘体表面态、倾斜质量 Dirac 费米子以及时空不变的CuMnAs，我们展示了特定对称性如何选择激活导电和位移通道。我们的发现将自旋分辨率量子几何与非线性磁传输联系起来，为在光电子和自旋电子器件中工程化定制的非线性磁响应提供了设计原理。