論文の概要: Laser-field detuning assisted optimization of exciton valley dynamics in
monolayer WSe$_2$: Geometric quantum speed limit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.07191v1
- Date: Sun, 14 Jan 2024 03:21:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-17 19:20:41.598323
- Title: Laser-field detuning assisted optimization of exciton valley dynamics in
monolayer WSe$_2$: Geometric quantum speed limit
- Title（参考訳）: 単層WSe$_2$:幾何量子速度限界における励起子谷ダイナミクスのレーザーフィールドデチューニングによる最適化
- Authors: Kang Lan, Shijie Xie, and Jiyong Fu
- Abstract要約: 単層WSe$tronicにおける励起子の内部チャネルと間隔チャネルの両方を含む包括的モデルを構築した。
本研究では,目標状態に達する谷のダイナミクスの進化時間を短縮し,その進化速度を一定時間で向上することを目的とした2つの最適制御手法を提案する。
我々の研究は、バレーチューニング応用における光学的励起物理学の新しいパラダイムを開き、また、量子ビットにおける情報伝送の速度制限のような緊急問題に対する解決策を提供するかもしれない。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.1474723404975345
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Optimizing valley dynamics is an effective instrument towards precisely
manipulating qubit in the context of two-dimensional semiconductor. In this
work, we construct a comprehensive model, involving both intra- and intervalley
channels of excitons in monolayer WSe$_2$, and simultaneously takes the
light-matter interaction into account, to investigate the optimal control of
valley dynamics with an initial coherent excitonic state. Based on the quantum
speed limit (QSL) theory, we propose two optimal control schemes aiming to
reduce the evolution time of valley dynamics reaching the target state, along
with to boost the evolution speed over a period of time. Further, we emphasize
that the implementation of dynamical optimization is closely related to the
detuning difference -- the difference of exciton-laser field detunings between
the K and K' valleys -- which is determined by the optical excitation mode and
magnetically-induced valley splitting. In particular, we reveal that a small
detuning difference drives the actual dynamical path to converge towards the
geodesic length between the initial and final states, allowing the system to
evolve with the least time. Especially, in the presence of valley coherence,
the actual evolution time and the calculated QSL time almost coincide,
facilitating high fidelity in information transmission based on the valley
qubit. Remarkably, we demonstrate an intriguing enhancement in evolution speed
of valley dynamics, by adopting a large detuning difference, which induces an
emerging valley polarization even without initial polarization. Our work opens
a new paradigm for optically tuning excitonic physics in valleytronic
applications, and may also offer solutions to some urgent problems such as
speed limit of information transmission in qubit.
- Abstract（参考訳）: バレーダイナミクスの最適化は、2次元半導体の文脈でキュービットを正確に操作するための有効な手段である。
本研究では,単層膜WSe$_2$における励起子の内部チャネルと間隔チャネルの両方を包含する包括的モデルを構築し,同時に光-物質相互作用を考慮し,初期コヒーレント励起子状態によるバレーダイナミクスの最適制御について検討する。
量子速度限界(QSL)理論に基づき、目標状態に達する谷のダイナミクスの進化時間を削減するための2つの最適制御スキームを提案し、時間とともに進化速度を向上する。
さらに, 動的最適化の実施は, 光励起モードと磁気誘起谷分割により決定される, K-K'谷間における励起子-レーザー磁場の変形差と密接に関連していることを強調した。
特に、小さな調律差が実際の力学経路を初期状態と最終状態の間の測地線の長さに向かって収束させ、最小の時間でシステムが進化することを明らかにする。
特に谷のコヒーレンスの存在下では、実際の進化時間と計算されたQSL時間がほぼ一致し、谷の量子ビットに基づく情報伝達の忠実度が高い。
顕著なことに,初期分極を伴わずに谷の偏極を生じさせる大きな微調整差を採用することにより,谷の力学の進化速度の興味深い向上を示す。
我々の研究は、バレートロニクス応用における励起物理学の光学的チューニングのための新しいパラダイムを開き、また、量子ビットにおける情報伝送の速度制限のような緊急問題に対する解決策を提供するかもしれない。
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