斯格明子量子二极管原型：桥接微磁仿真与量子模型

磁性斯格明子是拓扑保护的自旋结构，以其对扰动的鲁棒性而闻名。其拓扑稳定性使其成为鲁棒的信息载体，非常适合应对量子计算中的一个关键挑战：在不同类型的量子比特之间创建可靠的单向链路。在这项概念验证研究中，我们引入了一种基于斯格明子量子比特的新型器件——斯格明子量子二极管。我们的方法将实现了小至 3 nm 斯格明子直径的经典微磁仿真与受超导量子比特启发的量子电路模型相结合。在本工作中，我们展示了： 通过不对称结中的斯格明子霍尔效应实现单向斯格明子传输，跨越从 20 nm 到 3 nm 的长度尺度； 与磁通可调量子架构的潜在兼容性； 关于基于斯格明子的量子比特系统中非谐振性的初步见解。这些结果确立了混合斯格明子-量子平台所需的操作可行性和扩展行为。我们的工作概述了将基于斯格明子的量子组件集成到实用器件架构中的路径，实现了低耗散、单向的量子信息传输。这种能力对于可扩展量子计算、自旋电子逻辑和混合量子系统至关重要，并为芯片级、无泵浦隔离器和定向量子链路开辟了机会，从而提高读出保真度、减少低温负荷，并支持模块化斯格明子-超导处理器。