論文の概要: Enhancement of vibrationally assisted energy transfer by proximity to exceptional points, probed by fluorescence-detected vibrational spectroscopy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.02819v3
- Date: Tue, 23 Apr 2024 10:45:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-24 20:04:56.888009
- Title: Enhancement of vibrationally assisted energy transfer by proximity to exceptional points, probed by fluorescence-detected vibrational spectroscopy
- Title（参考訳）: 蛍光検出振動分光法による異常点近傍の振動支援エネルギー伝達の促進
- Authors: Zeng-Zhao Li, K. Birgitta Whaley,
- Abstract要約: 量子プラットフォーム上の自然系におけるエネルギー伝達過程のエミュレーションは、自然界における複雑な力学の理解をさらに深めることができる。
1つの顕著な例は、閉じ込められたイオン量子エミュレータ上での振動補助エネルギー伝達(VAET)の実証である。
非エルミート量子系におけるVAETプロセスの改善に関する研究は、励起エネルギー移動に関連する量子力学における非ハーミティシティの活用の道を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Emulation of energy transfer processes in natural systems on quantum platforms can further our understanding of complex dynamics in nature. One notable example is the demonstration of vibrationally assisted energy transfer (VAET) on a trapped-ion quantum emulator, which offers insights for the energetics of light harvesting. In this work, we expand the study of VAET simulation with trapped ions to a non-Hermitian quantum system comprising a $\mathscr{PT}$-symmetric chromophore dimer weakly coupled to a vibrational mode. We first characterize exceptional points (EPs) and non- Hermitian features of the excitation energy transfer processes in the absence of the vibration, finding a degenerate pair of second-order EPs. Exploring the non-Hermitian dynamics of the whole system including vibrations, we find that energy transfer accompanied by absorption of phonons from a vibrational mode can be significantly enhanced near such a degenerate EP. Our calculations reveal a unique spectral feature accompanying the coalescing of eigenstates and eigenenergies that provides a novel approach to probe the degenerate EP by fluorescence-detected vibrational spectroscopy. Enhancement of the VAET process near the EP is found to be due to maximal favorability of phonon absorption at the degenerate EP, enabling multiple simultaneous excitations. Our work on improving VAET processes in non-Hermitian quantum systems paves the way for leveraging non-Hermiticity in quantum dynamics related to excitation energy transfer.
- Abstract（参考訳）: 量子プラットフォーム上の自然系におけるエネルギー伝達過程のエミュレーションは、自然界における複雑な力学の理解をさらに深めることができる。
1つの顕著な例は、閉じ込められたイオン量子エミュレータ上での振動補助エネルギー伝達(VAET)のデモンストレーションであり、光収穫のエネルギー学的な知見を提供する。
本研究では、閉じ込められたイオンを用いたVAETシミュレーションの研究を、振動モードに弱結合した$\mathscr{PT}$-symmetric chromophore dimerからなる非エルミタン量子系に拡張する。
まず、振動のない励起エネルギー伝達過程の例外点(EP)と非エルミート特性を特徴付ける。
振動を含む系の非エルミート力学を探索し、振動モードからのフォノンの吸収に伴うエネルギー移動が、そのような縮退EPの近傍で著しく向上できることを見出した。
本計算では, 固有状態と固有エネルギーの結合に伴う特異なスペクトル特性を明らかにし, 蛍光検出振動分光法により縮退EPを探索する新しい手法を提案する。
EP近傍でのVAETプロセスの増強は、退化EPにおけるフォノン吸収の最大選択性により、複数の同時励起が可能であることが判明した。
非エルミート量子系におけるVAETプロセスの改善に関する研究は、励起エネルギー移動に関連する量子力学における非ハーミティシティの活用の道を開く。
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