基于全光与表面探针控制的人工自旋-涡旋冰中的磁涡旋写入与局部反转种子
无序系统与神经网络
2025-05-23 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
人工自旋-涡旋冰（'ASVI'）是由构成 Ising 宏观自旋和涡旋纹理的磁性纳米岛构成的可重构纳米磁性亚物质，最近显示出包括可重构磁声学和类神经计算等功能应用，其中涡旋纹理的引入拓宽了传统人工自旋冰（通常仅支持宏观自旋态）的功能。然而，对 ASVI 中涡旋态局部写入控制仍是开放挑战。本文展示了实现 ASVI 无场磁涡旋写入的技术。我们将 ASVI 扩展以支持 metastable 的宏观自旋、单涡旋和双涡旋态。通过聚焦激光照射可在局部写入双涡旋纹理，通过表面探针写入可在局部写入单涡旋态。我们利用这种写入技术来制备和探索 ASVI 的可重构能量景观，演示了可编程的局部 avalanche 式反转事件种子。报告的全局无场纹理选择写入技术拓展了纳米磁性控制技术的套件，未来应用包括基本的 avalanche 动力学研究、物理存储器以及在物理类神经网络中直接写入纳米磁性'权重'。
引用
@article{arxiv.2505.16874,
title = {Magnetic vortex writing and local reversal seeding in artificial spin-vortex ice via all-optical and surface-probe control},
author = {Holly Holder and Jack C. Gartside and Alex Vanstone and Troy Dion and Xiaofei Xiao and Kilian D. Stenning and Tingjun Zheng and Daniel Bromley and Tobias Farchy and Rupert F. Oulton and Will R. Branford},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.16874},
year = {2025}
}