論文の概要: Molecule-photon interactions in phononic environments
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/1912.02635v3
- Date: Mon, 21 Aug 2023 04:40:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-23 03:41:32.349196
- Title: Molecule-photon interactions in phononic environments
- Title（参考訳）: 音環境における分子-光子相互作用
- Authors: Michael Reitz, Christian Sommer, Burak Gurlek, Vahid Sandoghdar, Diego
Martin-Cano, Claudiu Genes
- Abstract要約: 液体量子光学系は光子、電子自由度、局所的な機械振動、フォノンを相互作用させることができる。
特に、分子内の電子と核運動の間の強い振動相互作用は、光学的放射圧ハミルトニアンに類似している。
ここでは、結晶に埋め込まれた分子の非平衡力学に対するオープン量子系アプローチについて述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0879626117219674
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Molecules constitute compact hybrid quantum optical systems that can
interface photons, electronic degrees of freedom, localized mechanical
vibrations and phonons. In particular, the strong vibronic interaction between
electrons and nuclear motion in a molecule resembles the optomechanical
radiation pressure Hamiltonian. While molecular vibrations are often in the
ground state even at elevated temperatures, one still needs to get a handle on
decoherence channels associated with phonons before an efficient quantum
optical network based on opto-vibrational interactions in solid-state molecular
systems could be realized. As a step towards a better understanding of
decoherence in phononic environments, we take here an open quantum system
approach to the non-equilibrium dynamics of guest molecules embedded in a
crystal, identifying regimes of Markovian versus non-Markovian vibrational
relaxation. A stochastic treatment based on quantum Langevin equations predicts
collective vibron-vibron dynamics that resembles processes of sub- and
superradiance for radiative transitions. This in turn leads to the possibility
of decoupling intramolecular vibrations from the phononic bath, allowing for
enhanced coherence times of collective vibrations. For molecular polaritonics
in strongly confined geometries, we also show that the imprint of
opto-vibrational couplings onto the emerging output field results in effective
polariton cross-talk rates for finite bath occupancies.
- Abstract（参考訳）: 分子は、光子、電子自由度、局所的な機械振動、フォノンをインターフェースできるコンパクトなハイブリッド量子光学系を構成する。
特に、分子内の電子と核運動の間の強い振動相互作用は、光学的放射圧ハミルトニアンに類似している。
分子振動は高温でも基底状態にあることが多いが、固体分子系の光-振動相互作用に基づく効率的な量子光学ネットワークが実現される前に、フォノンに付随するデコヒーレンスチャネルのハンドルを得る必要がある。
音環境におけるデコヒーレンスをよりよく理解するためのステップとして、結晶に埋め込まれたゲスト分子の非平衡力学に対するオープン量子系アプローチを取り上げ、マルコフ振動緩和と非マルコフ振動緩和の状態を同定する。
量子ランジュバン方程式に基づく確率的処理は、放射遷移のサブラジアンとスーパーラジアンの過程に類似した集団ビブロン・ビブロンダイナミクスを予測する。
これにより、音速浴から分子内振動を分離し、集団振動のコヒーレンス時間を高めることが可能となる。
また, 強拘束された測地線中の分子ポラリトニックについて, 新たに出現する出力場への光振動結合のインプリントにより, 有限入浴率に対して効果的なポラリトンクロストーク率が得られることを示した。
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