論文の概要: Dynamical metastability and transient topological magnons in interacting driven-dissipative magnetic systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.13390v1
- Date: Fri, 13 Feb 2026 19:00:04 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-17 14:17:28.013425
- Title: Dynamical metastability and transient topological magnons in interacting driven-dissipative magnetic systems
- Title（参考訳）: 相互作用駆動散逸磁気系における動的転移性と一過性トポロジカルマグノン
- Authors: Vincent P. Flynn, Lorenza Viola, Benedetta Flebus,
- Abstract要約: 動的メタスタビリティを非線形で相互作用する状態に拡張し、磁気ヘテロ構造を探査の自然なプラットフォームとして同定する。
本研究は非線形力学における動的メタスタビリティに関する最初の体系的研究である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Metastability, i.e., partial relaxation to long-lived, quasi-stationary states before true asymptotic equilibrium sets in, emerges ubiquitously in classical and quantum dynamical systems as a result of timescales separation. In open quantum systems, an intrinsically nonequilibrium analogue, dynamical metastability, can originate from the spectral geometry of a non-Hermitian operator. In noninteracting models, this mechanism produces boundary-sensitive anomalous relaxation, transient amplification, and topologically mandated long-lived edge modes, all of which are enhanced as system size grows. Here we extend dynamical metastability into the nonlinear, interacting regime and identify magnetic heterostructures as a natural platform for its exploration. We introduce an interacting spin Lindbladian whose linearized magnon dynamics map onto a dynamically metastable Hatano-Nelson chain, and show that dynamical metastability in the noninteracting limit seeds genuinely nonlinear phenomena, including size-dependent spin dipping and anomalous attraction to unstable equilibria. Long-lived edge states associated to topologically mandated Dirac bosons persist under nonlinearities and disorder. We further analyze the magnetization dynamics in magnetic multilayers within the classical Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski framework, identifying Dzyaloshinskii-Moriya interaction, nonlocal damping, and spin-transfer torque as control parameters governing bulk-boundary stability mismatch and band topology. While all the distinctive dynamical phenomena previously identified reappear in this experimentally relevant setting, the LLGS framework also supports multistability and limit cycles that are absent in the quantum model. Our results constitute the first systematic study of dynamical metastability in nonlinear dynamics, directly relevant to spin-torque oscillator arrays, magnonic devices, and beyond.
- Abstract（参考訳）: メタスタビリティ(Metastability)とは、古典力学系や量子力学系において、時間スケールの分離の結果、真の漸近平衡セットが現れる前の、長期の準定常状態への部分緩和である。
開量子系において、本質的に非平衡なアナログ、動的転移性は非エルミート作用素のスペクトル幾何学に由来する。
非相互作用モデルでは、このメカニズムは境界に敏感な異常緩和、過渡増幅、トポロジカルに強制された長寿命エッジモードを生成し、これらは全てシステムサイズが大きくなるにつれて強化される。
ここでは、動的メタスタビリティを非線形で相互作用する状態に拡張し、磁気ヘテロ構造をその探索の自然なプラットフォームとして同定する。
我々は,リニア化マグノン力学が動的に準安定なハタノ・ネルソン鎖にマッピングされる相互作用スピンのリンドブラディアンを導入し,非相互作用リミテッド種子の動的メタスタビリティが不安定な平衡に対する大きさ依存スピンダイッピングや異常アトラクションを含む真の非線形現象を示す。
トポロジカルに置換されたディラックボソンに付随する長寿命のエッジ状態は、非線形性と障害の下で持続する。
さらに,古典的ランダウ-リフシッツ-ギルベルト-スロンチェフスキー系における磁性多層膜の磁化ダイナミクスを解析し,ジアラロシンスキー-モリヤ相互作用,非局所減衰,スピン-トランスファートルクをバルク境界安定性ミスマッチとバンドトポロジーの制御パラメータとして同定した。
LLGSフレームワークは、この実験的に関連づけられた設定において、以前同定された全ての特異な力学現象が再出現する一方で、量子モデルに欠落する乗算可能性や極限サイクルもサポートしている。
本研究は, スピントルク振動子アレイ, マグノンデバイスなどと直接関係する非線形力学における動的転移性に関する最初の系統的研究である。
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