論文の概要: Quantum Coherent Control of a Single Molecular-Polariton Rotation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.11649v1
• Date: Thu, 22 Dec 2022 12:37:55 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 04:51:39.786965
• Title: Quantum Coherent Control of a Single Molecular-Polariton Rotation
• Title（参考訳）: 単一分子偏光子回転の量子コヒーレント制御
• Authors: Li-Bao Fan, Chuan-Cun Shu, Daoyi Dong, Jun He, Niels E. Henriksen, and Franco Nori
• Abstract要約: 単分子偏光子のコヒーレントテラヘルツ制御に関する解析的および数値的研究を行った。 キャビティの存在はポラリトンのパルス後配向を強く修正し、その最大配向を得るのが困難になる。 この研究は、強い結合状態における回転力学を研究するための新しい戦略を提供し、単一の分子分極子の完全な量子コヒーレント制御法を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.2482144023488346
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a combined analytical and numerical study for coherent terahertz control of a single molecular polariton, formed by strongly coupling two rotational states of a molecule with a single-mode cavity. Compared to the bare molecules driven by a single terahertz pulse, the presence of a cavity strongly modifies the post-pulse orientation of the polariton, making it difficult to obtain its maximal degree of orientation. To solve this challenging problem toward achieving complete quantum coherent control, we derive an analytical solution of a pulse-driven quantum Jaynes-Cummings model by expanding the wave function into entangled states and constructing an effective Hamiltonian. We utilize it to design a composite terahertz pulse and obtain the maximum degree of orientation of the polariton by exploiting photon blockade effects. This work offers a new strategy to study rotational dynamics in the strong-coupling regime and provides a method for complete quantum coherent control of a single molecular polariton. It, therefore, has direct applications in polariton chemistry and molecular polaritonics for exploring novel quantum optical phenomena.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,分子の2つの回転状態と単一モードキャビティを強く結合した単一分子偏光子のコヒーレントテラヘルツ制御に関する解析的および数値的研究を行った。 単一テラヘルツパルスによって駆動される素分子と比較して、キャビティの存在はポラリトンのパルス後配向を強く修飾し、最大配向度を得るのが困難である。 完全量子コヒーレント制御の実現に向けたこの課題を解決するため、パルス駆動型量子Jaynes-Cummingsモデルの解析解を導出し、波動関数を絡み合った状態に拡張し、効果的なハミルトニアンを構築する。 複合テラヘルツパルスの設計に利用し、光子遮断効果を利用したポラリトンの最大配向度を得る。 この研究は、強結合状態における回転ダイナミクスを研究する新しい戦略を提供し、単一の分子ポラリトンを完全に量子コヒーレント制御する方法を提供する。 そのため、新しい量子光学現象の探索にポラリトン化学や分子分極論に直接的な応用がある。

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