Collective dynamics in lithographically-defined artificial spin ices offer profound insights into emergent correlations and phase transitions of geometrically-frustrated Ising spin systems. Their temporal and spatial evolution are often simulated using kinetic Monte Carlo (kMC) simulations, which rely on the precise knowledge of the switching barriers to obtain predictive results in agreement with experimental observations. In many cases, however, the barriers are derived from simplified assumptions only, and do not take into account the full physical picture of nanomagnetic switching. Here we describe how the immediate magnetic square- or kagome-ice environment of a nanomagnet reversing via quasi-coherent rotation can induce clockwise and counter-clockwise switching channels with different barrier energies. This energy splitting for chiral reversal channels can be sizeable and, as string-method micromagnetic simulations show, is relevant for artificial spin ice systems made of both exchange- as well as magnetostatically-dominated units. Due to the barrier splitting and further reductions due to non-uniform reversal, transition rates can be exponentially enhanced by several orders of magnitude compared to mean-field predictions, especially in the limit of rare switching events where thermal excitation is less likely. This leads to significantly faster relaxation time scales and modified spatial correlations. Our findings are thus of integral importance to achieve realistic kMC simulations of emergent correlations in artificial spin systems, magnonic crystals, or the evolution of nanomagnetic logic circuits.

光刻定义的人工自旋冰中的集体动力学提供了对几何受挫的伊辛自旋系统的紧急相关性和相变的深刻见解。它们的时间和空间演化通常使用动力学蒙特卡罗 (kMC) 模拟进行模拟，该模拟依赖于切换障碍的精确知识来获得与实验观察一致的预测结果。然而，在许多情况下，障碍仅来自简化的假设，并没有考虑纳米磁性开关的完整物理图。在这里，我们描述了通过准相干旋转反转的纳米磁体的直接磁性方形或 Kagome 冰环境如何诱导具有不同势垒能量的顺时针和逆时针切换通道。这种手性反转通道的能量分裂可能相当大，并且正如弦法微磁模拟所示，与由交换和静磁主导单元组成的人工自旋冰系统相关。由于势垒分裂和非均匀反转导致的进一步降低，与平均场预测相比，跃迁率可以指数级提高几个数量级，特别是在热激发不太可能发生的罕见切换事件的限制中。这导致显着更快的弛豫时间尺度和修改的空间相关性。因此，我们的发现对于在人工自旋系统、磁子晶体或纳米磁性逻辑电路的进化中实现紧急相关性的真实 kMC 模拟具有不可或缺的重要性。正如弦法微磁模拟所示，与由交换和静磁控制单元组成的人工自旋冰系统相关。由于势垒分裂和非均匀反转导致的进一步降低，与平均场预测相比，跃迁率可以指数级提高几个数量级，特别是在热激发不太可能发生的罕见切换事件的限制中。这导致显着更快的弛豫时间尺度和修改的空间相关性。因此，我们的发现对于在人工自旋系统、磁子晶体或纳米磁性逻辑电路的进化中实现紧急相关性的真实 kMC 模拟具有不可或缺的重要性。正如弦法微磁模拟所示，与由交换和静磁控制单元组成的人工自旋冰系统相关。由于势垒分裂和非均匀反转导致的进一步降低，与平均场预测相比，跃迁率可以指数级提高几个数量级，特别是在热激发不太可能发生的罕见切换事件的限制中。这导致显着更快的弛豫时间尺度和修改的空间相关性。因此，我们的发现对于在人工自旋系统、磁子晶体或纳米磁性逻辑电路的进化中实现紧急相关性的真实 kMC 模拟具有不可或缺的重要性。与由交换和静磁控制单元组成的人工自旋冰系统相关。由于势垒分裂和非均匀反转导致的进一步降低，与平均场预测相比，跃迁率可以指数级提高几个数量级，特别是在热激发不太可能发生的罕见切换事件的限制中。这导致显着更快的弛豫时间尺度和修改的空间相关性。因此，我们的发现对于在人工自旋系统、磁子晶体或纳米磁性逻辑电路的进化中实现紧急相关性的真实 kMC 模拟具有不可或缺的重要性。与由交换和静磁控制单元组成的人工自旋冰系统相关。由于势垒分裂和非均匀反转导致的进一步降低，与平均场预测相比，跃迁率可以指数级提高几个数量级，特别是在热激发不太可能发生的罕见切换事件的限制中。这导致显着更快的弛豫时间尺度和修改的空间相关性。因此，我们的发现对于在人工自旋系统、磁子晶体或纳米磁性逻辑电路的进化中实现紧急相关性的真实 kMC 模拟具有不可或缺的重要性。与平均场预测相比，跃迁率可以指数级提高几个数量级，特别是在热激发不太可能发生的罕见开关事件的限制中。这导致显着更快的弛豫时间尺度和修改的空间相关性。因此，我们的发现对于在人工自旋系统、磁子晶体或纳米磁性逻辑电路的进化中实现紧急相关性的真实 kMC 模拟具有不可或缺的重要性。与平均场预测相比，跃迁率可以指数级提高几个数量级，特别是在热激发不太可能发生的罕见开关事件的限制中。这导致显着更快的弛豫时间尺度和修改的空间相关性。因此，我们的发现对于在人工自旋系统、磁子晶体或纳米磁性逻辑电路的进化中实现紧急相关性的真实 kMC 模拟具有不可或缺的重要性。