铁磁(Ferromagnetism)和反铁磁(Antiferromagnetism)是磁性材料的两种基本磁学性质。在铁磁材料中，相邻磁矩呈平行排列并具有自发磁化的特点。在反铁磁材料中，相邻磁矩倾向于反平行排列，其磁化率因而接近于零。仅在少数材料中，可以通过加热，压力或者外磁场等办法诱导出铁磁-反铁磁相变。因此，寻找一种普适的方法使得铁磁-反铁磁相变不再局限于特定材料将具有重要的基础研究价值和实践应用前景，当然也极具挑战性。

增益(gain)和阻尼(loss)是自然界两种常见的现象，它们之间的平衡与非厄米量子力学有着深刻的联系，也正在吸引着光学，声学，磁学等诸多领域的研究兴趣。我们研究发现，具有难磁化轴的铁磁体在增益作用下等价于拥有同样大小耗散(阻尼)和易磁化轴的反铁磁体。通过调节铁磁薄膜的增益-阻尼系数，可以实现系统的铁磁-反铁磁一阶相变，并且相变点严格对应于宇称-时间反演对称(parity-time symmetry)破缺的临界点(exceptional point)。作为该理论发现的一个重要应用，我们通过数值模拟展示了在单层和双层具有手征性的铁磁薄膜中产生以及操纵反铁磁斯格明子(skyrmion)的过程。这里，磁性斯格明子是一种受拓扑保护，具有准粒子特性的涡旋磁结构。由于其尺寸小，稳定性高和操纵容易等优点，斯格明子在未来高密度，低能耗，非易失存储和逻辑计算方面具有丰富的应用前景。然而，受反铁磁材料和测量手段的限制，反铁磁斯格明子至今并没有被实验观测到。该工作为未来反铁磁自旋电子学和宇称-时间反演对称自旋波电子学的研究开辟了新的思路和方向。

该工作得到了国家自然科学基金，国家重点研发计划，以及中国博士后科学基金的资助。

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Phys. Rev. Lett. 121, 197201 (2018)