拓扑磁结构螺旋度的皮秒尺度相干调控数据集

传统磁化态的经典切换是现代自旋电子学的基石，它实现了对二进制（"0"和"1"）信息比特的操控。相比之下，对于具有独特手性自由度的拓扑旋涡型自旋构型（如纳米尺度磁涡旋和斯格明子）而言，对其手性的可控相干切换，在高速多态存储、神经形态计算及概率计算等领域展现出广阔的应用前景。然而，尽管应用前景广阔，实现相干手性切换依然是一个严峻的挑战。因为该过程需要在保持拓扑自旋构型本征拓扑结构的同时实现相干自旋进动，而常规激励方式往往会破坏其拓扑特性。在本文中，我们首次在实验上实现了皮秒时间尺度的纳米磁涡旋相干手性切换。该切换过程在数百皮秒内完成，由面外磁场辅助的飞秒激光脉冲激发驱动，其物理机制由超快光热退磁与后续再磁化过程中的相干自旋进动共同主导，且涡旋的本征拓扑结构与对称性在此过程中得以完整保持。关键的是，手性切换的动力学过程可通过激光能量密度和磁场强度进行精准调控，从而实现对两个能量简并的手性态从确定性到随机性的控制，这一现象与微磁模拟结果高度吻合。本研究为实现拓扑旋涡型自旋构型的超快相干调控提供了一种普适性新策略，为推进其在下一代自旋电子器件中的应用奠定了重要基础。