論文の概要: Energy Transfer and Coherence in Coupled Oscillators with Delayed
Coupling: A Classical Picture for Two-Level Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.03470v1
- Date: Mon, 5 Sep 2022 09:07:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-27 20:49:18.763546
- Title: Energy Transfer and Coherence in Coupled Oscillators with Delayed
Coupling: A Classical Picture for Two-Level Systems
- Title（参考訳）: 遅延結合を有する結合振動子におけるエネルギー伝達とコヒーレンス:二層系の古典的画像
- Authors: Fahhad H Alharbi and Abdelrahman S Abdelrahman and Abdullah M
Alkathiry and Hussain M Al-Qahtan
- Abstract要約: 2レベルシステムをシミュレートするFrimmer-Novotnyモデルは、結合に一定の時間遅延を組み込むことで拡張される。
導入した遅延がシステム力学および2レベルモデリングに与える影響について検討し、本質的な結果を得た。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1470070927586016
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The Frimmer-Novotny model to simulate two-level systems by coupled
oscillators is extended by incorporating a constant time delay in the coupling.
The effects of the introduced delay on system dynamics and two-level modeling
are then investigated and found substantial. Mathematically, introducing a
delay converts the dynamical system from a finite one into an
infinite-dimensional system. The resulted system of delay differential
equations is solved using the Krylov method with Chebyshev interpolation and
post-processing refinement. The calculations and analyses reveal the critical
role that a delay can play. It has oscillatory effects as the main dynamical
eigenmodes move around a circle with a radius proportional to the coupling
strength and an angle linear with the delay. This alteration governs the energy
transfer dynamics and coherence. Accordingly, both, the delay and the coupling
strength dictate the stability of the system. The delay is the main related
parameter as for certain intervals of it, the system remains stable regardless
of the coupling. A significant effect occurs when one of the main modes crosses
the imaginary axis, where it becomes pure imaginary and dampingless. Thus, the
two states energies can live and be exchanged for an extremely long time.
Furthermore, it is found that the delay alters both the splitting and the
linewidth in a way further influencing the energy transfer and coherence. It is
found also that the delay should not be large to have significant effect. For
example, for an optical system with 500 nm wavelength, the critical delay can
be in tens of attoseconds.
- Abstract（参考訳）: 結合に一定の時間遅延を組み込むことで、結合振動子による2レベル系をシミュレートするFrimmer-Novotnyモデルを拡張する。
導入遅延がシステム力学および2レベルモデリングに与える影響について検討し,本研究を行った。
数学的には、遅延を導入することで、力学系を有限系から無限次元系に変換する。
得られた遅延微分方程式系は、チェビシェフ補間と後処理の洗練されたクリロフ法を用いて解く。
計算と分析により、遅延が果たす重要な役割が明らかになる。
主力学固有モードが結合強度に比例した半径と遅延に線形な角度で円の周りを移動するときの振動効果を持つ。
この変化はエネルギー移動力学とコヒーレンスを支配する。
したがって、遅延と結合強度の両方がシステムの安定性を規定する。
遅延は、ある間隔において結合によらずシステムが安定しているため、主な関連するパラメータである。
主要なモードの1つが虚軸を横切ると、重要な効果が生じる。
したがって、2つの状態エネルギーは極めて長い時間生存し、交換することができる。
さらに, 遅延は分裂と直線幅の両方を変え, エネルギー移動とコヒーレンスにさらに影響を及ぼすことがわかった。
また,遅延は大きな影響が及ぶほど大きくはならないことも見いだされた。
例えば、500nmの波長を持つ光学系では、臨界遅延は数秒間である。
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