[发明专利]磁斯格明子晶格和磁涡旋晶格的量子力学模拟方法

权利要求书

1.磁斯格明子晶格和磁涡旋晶格的量子力学模拟方法，所述量子力学模拟方法包括以下步骤：

C1、通过量子理论使磁系统哈密顿量中的自旋为量子力学算符；

C2、在笛卡尔坐标系中产生三个随机数分别赋予自旋分量；

C3、采用周期性边界条件以模拟无穷大系统的周期性磁结构；

C4、采用自洽算法，量子理论的应用使得计算能自发地收敛于系统的平衡态；

C5、判断C4中前后两次循环算出的自旋差是否小于给定的小量δ，如是，则因海森堡交换和强的Dzyaloshinsky - Moriya作用下形成的自发螺旋状条纹，在垂直外加磁场中，变为周期分布的斯格明子晶格或涡旋晶格；如否，则返回步骤C3。

2.根据权利要求1所述的量子力学模拟方法，其特征在于，所述量子力学模拟方法还包括以下步骤：

C6、模拟自高温的顺磁态开始逐渐降低温度，以保证计算收敛于正确的平衡态；

C7、判断是否降至预设的最低温度，如是，则运算结束，如否，则返回步骤C3。

3.根据权利要求2所述的量子力学模拟方法，其特征在于，在计算过程中所有物理量都严格地按照量子理论算出。

4.根据权利要求3所述的量子力学模拟方法，其特征在于，在海森堡作用和DMI作用共存的系统中，再考虑Compass型各向异性作用，模拟出近邻涡旋方向相反的斯格明子晶格。

5.根据权利要求4所述的量子力学模拟方法，其特征在于，所述磁系统哈密顿量中的自旋为量子力学算符，而非经典矢量。

6.根据权利要求5所述的量子力学模拟方法，其特征在于，系统的微观磁结构和宏观物理性质随温度及外加磁场的变化而变化。

7.根据权利要求6所述的量子力学模拟方法，其特征在于，模拟自高温的顺磁态开始，然后逐渐降低至温度；在高温，各自旋的幅值甚小，大的热能足以使得量子系统克服能量势垒，隧穿至能量的最小点，到达系统的平衡态；模拟中逐渐降低温度，便能保证每一温度下都实现正确的收敛。

8.根据权利要求7所述的量子力学模拟方法，其特征在于，采用周期性边界条件，使得以小的系统模拟大的、以致无穷的系统成为可能；否则，边界的影响太大，模拟不出周期性的磁结构。

9.根据权利要求8所述的量子力学模拟方法，其特征在于，所述量子力学模拟方法模拟出的系统微观磁结构具有严格的周期性和完美的系统对称性。

10.根据权利要求9所述的量子力学模拟方法，其特征在于，所述量子力学模拟方法中，因量子理论的引入，运算能自发地收敛于系统的正确平衡态。