在纳米尺度有源光子晶格中实现自旋哈密顿量
光学
2020-07-15 v1
摘要
自旋模型出现在磁性材料的微观描述中，其宏观特性由组成磁矩间的交换相互作用主导。近来，具有自旋哈密顿量的复杂系统日益受到关注，很大程度上源于此类相互作用在宏观尺度展现的丰富行为。沿此思路，已表明某些涉及大量自由度的优化问题可有效映射为经典自旋模型。由此，可通过识别关联自旋哈密顿量的基态来求得相应极值。在此，我们从理论与实验上均表明，耦合金属纳米激光器中矢量电磁模式间的协同相互作用，可被用作模拟特定类型类自旋系统的手段。由此产生的自旋交换相互作用一般是各向异性的，类似于磁性材料中涉及自旋轨道耦合时所遇情形。对某些拓扑，我们发现这些有源纳米光子结构受经典 XY 哈密顿量支配，展现出类似于铁磁（FM）与反铁磁（AF）材料的两相。此外，我们表明在某些构型中，电磁场分布会经历几何阻挫，取决于晶格形状及单个腔元件所支持的横向共振模式。我们的结果可为研究自旋交换相互作用的新可扩展纳米光子平台铺平道路，进而有望用于探究更大规模网络、模拟某些磁性材料，或处理各类优化问题。
引用
@article{arxiv.1912.12075,
title = {Realizing spin-Hamiltonians in nanoscale active photonic lattices},
author = {Midya Parto and William Hayenga and Alireza Marandi and Demetrios N. Christodoulides and Mercedeh Khajavikhan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.12075},
year = {2020}
}
备注
30 pages