論文の概要: Mean-field and cumulant approaches to modelling organic polariton physics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.09812v1
- Date: Thu, 16 May 2024 04:54:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-17 15:20:51.619586
- Title: Mean-field and cumulant approaches to modelling organic polariton physics
- Title（参考訳）: 有機偏光子物理のモデリングにおける平均場と累積的アプローチ
- Authors: Piper Fowler-Wright,
- Abstract要約: 我々は、多体オープン量子系の方法を開発し、有機分極系のシステムに応用する。
これらの手法は,大規模問題の次元性を低減するために平均場法を用いている。
有機分極子の空間分解ダイナミクスを計算するために, 累積膨張がどのように用いられるかを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: In this thesis we develop methods for many-body open quantum systems and apply them to systems of organic polaritons. The methods employ a mean-field approach to reduce the dimensionality of large-scale problems. Initially assuming the absence of correlations in the many-body state, this approach is built upon in two ways. First, we show how the mean-field approximation can be combined with matrix product operator methods to efficiently simulate the non-Markovian dynamics of a many-body system with strong coupling to multiple environments. We apply this method to calculate the threshold and photoluminescence for a realistic model of an organic laser. Second, we extend the mean-field description by systematically including higher-order correlations via cumulant expansions of the Heisenberg equations of motion. We investigate the validity and convergence properties of these expansions, both with respect to expansion order and system size, for many-body systems with many-to-one network structures. We then show how the cumulant expansions may be used to calculate spatially resolved dynamics of organic polaritons. This enables a study of organic polariton transport in which we observe reversible conversion to dark exciton states and sub-group-velocity propagation. The methods established in this work offer versatile tools for analysing large, many-body open quantum systems and investigating finite-size effects. Their application reveals the intricate dynamics of organic polaritons resulting from the interplay of strong light-matter coupling and vibrational effects.
- Abstract（参考訳）: この論文では、多体オープン量子系の手法を開発し、有機偏光子の系に応用する。
これらの手法は,大規模問題の次元性を低減するために平均場法を用いている。
当初、多体状態における相関関係の欠如を前提として、このアプローチは2つの方法で構築されている。
まず、平均場近似を行列積演算子法と組み合わせて、複数の環境に強い結合を持つ多体系のマルコフ力学を効率的にシミュレートする方法を示す。
本研究では, 有機レーザーの現実的モデルに対するしきい値と発光の計算に本手法を適用した。
第2に,ハイゼンベルクの運動方程式の累積展開を通じて,高次相関を体系的に含んで平均場記述を拡張した。
本稿では,多対一のネットワーク構造を持つ多体システムに対する拡張順序およびシステムサイズに関して,これらの拡張の有効性と収束性について検討する。
次に, 有機分極の空間分解ダイナミクスを計算するために, 累積膨張を用いた方法を示す。
これにより、ダークエキシトン状態への可逆変換とサブグループ速度伝播を観察できる有機ポラリトン輸送の研究が可能になる。
この研究で確立された手法は、大規模で多体なオープン量子系を分析し、有限サイズの効果を調べるための多用途ツールを提供する。
これらの応用は、強い光-物質結合と振動効果の相互作用によって生じる有機偏光子の複雑なダイナミクスを明らかにする。
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