論文の概要: Toward Witnessing Molecular Exciton Entanglement from Spectroscopy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.15056v2
- Date: Sat, 9 Oct 2021 17:31:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-24 19:51:47.683358
- Title: Toward Witnessing Molecular Exciton Entanglement from Spectroscopy
- Title（参考訳）: 分光による分子励起子絡み合いの観察に向けて
- Authors: Andrew E. Sifain, Francesca Fassioli, and Gregory D. Scholes
- Abstract要約: エンタングルメント(英: Entanglement)は、工学的および自然システムにおけるリソースとなる量子力学の定義的な特徴である。
この研究は、いくつかの基礎を築き、超高速ポンププローブ実験による分子励起子の多粒子エンタングルメントの測定にインスピレーションを与える。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Entanglement is a defining feature of quantum mechanics that can be a
resource in engineered and natural systems, but measuring entanglement in
experiment remains elusive especially for large chemical systems. Most
practical approaches require determining and measuring a suitable entanglement
witness which provides some level of information about the entanglement
structure of the probed state. A fundamental quantity of quantum metrology is
the quantum Fisher information (QFI) which is a rigorous witness of
multipartite entanglement that can be evaluated from linear response functions
for certain states. In this work, we explore measuring the QFI of molecular
exciton states of the first-excitation subspace from spectroscopy. In
particular, we utilize the fact that the linear response of a pure state
subject to a weak electric field over all possible driving frequencies encodes
the variance of the collective dipole moment in the probed state, which is a
valid measure for QFI. The systems that are investigated include the molecular
dimer, $N$-site linear aggregate with nearest-neighbor coupling, and $N$-site
circular aggregate, all modeled as a collection of interacting qubits. Our
theoretical analysis shows that the variance of the collective dipole moment in
the brightest dipole-allowed eigenstate is the maximum QFI. The optical
response of a thermally equilibrated state in the first-excitation subspace is
also a valid QFI. Theoretical predictions of the measured QFI for realistic
linear dye aggregates as a function of temperature and energetic disorder due
to static variations of the host matrix show that 2- to 3-partite entanglement
is realizable. This work lays some groundwork and inspires measurement of
multipartite entanglement of molecular excitons with ultrafast pump-probe
experiments.
- Abstract（参考訳）: エンタングルメント(英: entanglement)は、工学的および自然システムにおいて資源となる量子力学の定義的な特徴であるが、実験におけるエンタングルメントの測定は、特に大きな化学系において、明らかにされている。
最も実用的なアプローチは、プローブ状態の絡み合い構造に関するある程度の情報を提供する適切な絡み合い証人の決定と測定を必要とする。
量子メトロロジーの基本量は量子フィッシャー情報(quantum fisher information, qfi)であり、ある状態に対する線形応答関数から評価できる多成分の絡み合いの厳密な証人である。
本研究では,第一励起部分空間の分子励起状態のqfiを分光から測定する。
特に、すべての可能な駆動周波数にわたって弱電界に従属する純状態の線形応答は、プローブ状態における集合双極子モーメントの分散を符号化するという事実を利用しており、これはqfiの有効な尺度である。
研究されているシステムは、分子ダイマー、最寄りのカップリングを持つn$-site linear aggregate、および相互作用するキュービットの集まりとしてモデル化された$n$-site circular aggregateである。
理論解析により、最も明るい双極子許容固有状態における集合双極子モーメントの分散は最大qfiであることが示される。
第1励起部分空間における熱平衡状態の光学応答もまた有効なQFIである。
ホストマトリックスの静的変動による温度・エネルギー障害の関数としての実測線形色素集合体に対するQFIの理論的予測は、2〜3粒子の絡み合いが実現可能であることを示している。
この研究はいくつかの基礎を築き、超高速ポンププローブ実験による分子励起子の多粒子絡み合いの測定を刺激する。
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