实现稳定传输与灵活操控的斯格明子分子晶格

斯格明子——具有涡旋构型的拓扑保护纳米级自旋结构——在超密集数据存储、自旋电子学和量子计算方面具有变革性潜力。然而，其实用性受到动态不稳定性、复杂相互作用和缺乏确定性控制的挑战。尽管最近使用经典波系统的工作通过工程激发实现了斯格明子模拟，但这些实现依赖于脆弱的干涉图样，无法实现稳定传输和灵活控制。在此，我们引入了一种斯格明子分子晶格，这是一种新颖的架构，其中具有相反极化率的一对自旋斯格明子被对称锁定为稳定的分子构型。这些分子作为系统传播的本征态出现，克服了以往实现的静态限制。我们进一步开发了一种边界工程技术，实现了对斯格明子产生、变形、湮灭和极化率反转的精确控制。作为概念验证，我们设计了一种类石墨烯的声学表面波超材料，其中超原子对产生具有相反轨道角动量的涡旋，这些涡旋与声学自旋结构耦合形成斯格明子分子。实验测量证实了它们的稳定传输和灵活控制。我们的工作利用对称锁定分子晶格来保持斯格明子的拓扑准粒子性质，为其稳定化、传输和操控提供了通用框架。这弥合了斯格明子物理学中的关键空白，对基于波的传感、信息处理和拓扑波导具有潜在影响。