二维晶格量子铁磁自旋系统中涡旋类拓扑激发与常规激发的联系及其稳定性

我们提出了一种方案，用于构建二维晶格上自旋-1/2强XY各向异性最近邻海森堡铁磁体对应的涡旋类拓扑激发的量子态。该过程涉及泡利自旋基态，分别对应于涡旋/反涡旋的无限稀释极限和有限密度极限。研究发现，代表电荷1量子涡旋/反涡旋的相应量子力学态可以表示为单磁振子态、复合多磁振子态和基态的线性组合。详细计算表明，只有当系统尺寸超过某个阈值时，这些态才是哈密顿量的量子力学稳定态。我们的分析表明，不同磁振子模式之间的相互作用可以很好地产生这些拓扑激发。我们还讨论了我们的计算在实际磁系统中可能的应用。可以进行探测自旋动力学的磁性测量，以验证涡旋稳定性存在阈值尺寸。