論文の概要: Extending Non-Perturbative Simulation Techniques for Open-Quantum Systems to Excited-State Proton Transfer and Ultrafast Non-Adiabatic Dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.08693v1
- Date: Tue, 14 May 2024 15:26:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-15 13:39:33.662105
- Title: Extending Non-Perturbative Simulation Techniques for Open-Quantum Systems to Excited-State Proton Transfer and Ultrafast Non-Adiabatic Dynamics
- Title（参考訳）: オープン量子系の励起状態プロトン移動と超高速非断熱ダイナミクスへの非摂動シミュレーション手法の拡張
- Authors: Brieuc Le Dé, Simon Huppert, Riccardo Spezia, Alex W. Chin,
- Abstract要約: 我々は、正確なシミュレーションを可能にする陽子移動の連続的な「反応座標」を含める方法を示す。
我々はまた、超高速光化学における様々な問題の研究に使用できる、散逸と駆動効果の正確な量子的処理を維持する方法を示した。
- 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: Excited state proton transfer is an ubiquitous phenomenon in biology and chemistry, spanning from the ultrafast reactions of photo-bases and acids to light-driven, enzymatic catalysis and photosynthesis. However, the simulation of such dynamics involves multiple challenges, since high-dimensional, out-of-equilibrium vibronic states play a crucial role, while a fully quantum description of the proton's dissipative, real-space dynamics is also required. In this work, we extend the powerful Matrix Product State approach to open quantum systems (TEDOPA) to study these demanding dynamics, and also more general non-adiabatic processes that can appear in complex photochemistry subject to strong laser driving. As an illustration, we initially consider an open model of a four-level electronic system interacting with hundreds of intramolecular vibrations that drive ultrafast excited state proton transfer, as well as an explicit photonic environment that allows us to directly monitor the resulting dual fluorescence in this system. We then demonstrate how to include a continuous 'reaction coordinate' of the proton transfer that allows numerically exact simulations that can be understood, visualized and interpreted in the familiar language of diabatic and adiabatic dynamics on potential surfaces, while also retaining an exact quantum treatment of dissipation and driving effects that could be used to study diverse problems in ultrafast photochemistry.
- Abstract（参考訳）: 励起状態プロトン移動は、光塩基と酸の超高速反応から光駆動の酵素触媒と光合成まで、生物学や化学においてユビキタスな現象である。
しかし、そのような力学のシミュレーションには、高次元の平衡外ビブロニック状態が重要な役割を担い、陽子の散逸的な実空間力学の完全な量子的記述も必要とされるため、複数の課題が伴う。
本研究は, 強力な行列生成状態のアプローチをオープン量子システム(TEDOPA)に拡張し, これらの要求されるダイナミクスや, 強いレーザー駆動を受ける複雑な光化学において現れるより一般的な非断熱過程を研究する。
図示として、まずは超高速励起状態陽子移動を駆動する数百個の分子内振動と相互作用する4レベル電子系のオープンモデルと、この系で生じる二重蛍光を直接監視できる明示的なフォトニック環境について考察する。
次に、陽子移動の連続的な「反応座標」を組み込むことで、潜在的な表面上のダイアバティック・アダバティック・ダイナミクスの慣れ親しんだ言語で理解、可視化、解釈できる数値的な正確なシミュレーションを可能にし、超高速光化学における様々な問題の研究に使用できる散逸と駆動効果の正確な量子的処理を維持できることを示した。
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