矩形人工自旋冰的实现与高能量拓扑的直接观测

在本文中，我们构建并实验研究了形成二维人工自旋冰的受阻偶极子阵列，其具有不同晶格参数（矩形阵列，水平和垂直晶格间距分别记为 $a$ 和 $b$）。研究了三种不同比值 $\gamma =a/b = \sqrt{2}$、$\sqrt{3}$ 和 $\sqrt{4}$ 的阵列。还给出了相同参数下低能退磁构型的理论计算。退磁样品的实验数据证实了大部分理论结果。然而，最高能量拓扑（双电荷单极子）未在我们的理论模型中出现，而在足够大的 $\gamma$ 实验中却观察到了它们。我们的结果还暗示，在临界比值 $\gamma = \gamma_{c} = \sqrt{3}$ 的矩形晶格中，磁单极子可能近乎自由，这支持了先前的理论预测。