論文の概要: Trapped-Ion Quantum Simulation of Electron Transfer Models with Tunable Dissipation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.10368v1
- Date: Thu, 16 May 2024 18:03:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-20 17:42:52.339957
- Title: Trapped-Ion Quantum Simulation of Electron Transfer Models with Tunable Dissipation
- Title（参考訳）: Tunable Dissipationを用いた電子移動モデルのトラップイオン量子シミュレーション
- Authors: Visal So, Midhuna Duraisamy Suganthi, Abhishek Menon, Mingjian Zhu, Roman Zhuravel, Han Pu, Peter G. Wolynes, José N. Onuchic, Guido Pagano,
- Abstract要約: 我々は,多種のイオン結晶を用いた分子電子移動のパラダイムモデルを実験的にシミュレーションした。
我々は,スピン励起のリアルタイムダイナミクスを観察し,アディバチティーと緩和ダイナミクスのいくつかの状態における伝達速度を測定した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.159879739037684
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Electron transfer is at the heart of many fundamental physical, chemical, and biochemical processes essential for life. Exact simulation of reactions in these systems is often hindered by the large number of degrees of freedom and by the essential role of quantum effects. In this work, we experimentally simulate a paradigmatic model of molecular electron transfer using a multi-species trapped-ion crystal, where the donor-acceptor gap, the electronic and vibronic couplings, and the bath relaxation dynamics can all be controlled independently. We employ the ground-state qubit of one ion to simulate the electronic degree of freedom and the optical qubit of another ion to perform reservoir engineering on a collective mode encoding a reaction coordinate. We observe the real-time dynamics of the spin excitation, measuring the transfer rate in several regimes of adiabaticity and relaxation dynamics. The setup allows access to the electron transfer dynamics in the non-perturbative regime, where there is no clear hierarchy among the energy scales in the model, as has been suggested to be optimal for many rate phenomena, including photosynthesis. Our results provide a testing ground for increasingly rich models of molecular excitation transfer processes that are relevant for molecular electronics and light-harvesting systems.
- Abstract（参考訳）: 電子移動は、生命に必要な多くの基本的な物理的、化学的、生化学的プロセスの中心である。
これらの系における反応の正確なシミュレーションは、しばしば多くの自由度と量子効果の本質的な役割によって妨げられる。
本研究では, ドナー・アクセプターギャップ, 電子・ビブロニックカップリング, 浴槽緩和ダイナミクスを独立に制御できる多種イオン結晶を用いて, 分子電子移動のパラダイムモデルを実験的にシミュレーションした。
我々は1つのイオンの基底状態量子ビットを用いて電子自由度と他のイオンの光学量子ビットをシミュレートし、反応座標を符号化した集合モードで貯留工学を行う。
我々は,スピン励起のリアルタイムダイナミクスを観察し,アディバチティーと緩和ダイナミクスのいくつかの状態における伝達速度を測定した。
この設定は、光合成を含む多くの速度現象に最適であると示唆されているように、モデル内のエネルギースケールの間に明確な階層が存在しない非摂動状態における電子移動ダイナミクスへのアクセスを可能にする。
分子エレクトロニクスや光ハーヴェスティングシステムに関係のある分子励起伝達過程のモデルがますますリッチになるための試験場を提供する。
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