論文の概要: Photo-induced dynamics with continuous and discrete quantum baths

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.07047v1
• Date: Tue, 11 Jun 2024 08:20:50 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-12 16:54:22.868644
• Title: Photo-induced dynamics with continuous and discrete quantum baths
• Title（参考訳）: 連続および離散量子バスを用いた光誘起ダイナミクス
• Authors: Zhaoxuan Xie, Mattia Moroder, Ulrich Schollwöck, Sebastian Paeckel,
• Abstract要約: 離散的・実効的なボゾン自由度の集合を通して連続環境を記述する純状態未到達ハイブリッドバス法を提案する。 本手法は, 連続スペクトル密度と鋭いピークの双方を記述できる。 単元的記述と比較して、ボソニックモードの数は大幅に少なく、エクシトニックダイナミクスを正確に記述できることを示した。
• 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: The ultrafast quantum dynamics of photophysical processes in complex molecules is an extremely challenging computational problem with a wide variety of fascinating applications in quantum chemistry and biology. Inspired by recent developments in open quantum systems, we introduce a pure-state unraveled hybrid-bath method that describes a continuous environment via a set of discrete, effective bosonic degrees of freedom using a Markovian embedding. Our method is capable of describing both, a continuous spectral density and sharp peaks embedded into it. Thereby, we overcome the limitations of previous methods, which either capture long-time memory effects using the unitary dynamics of a set of discrete vibrational modes or use memoryless Markovian environments employing a Lindblad or Redfield master equation. We benchmark our method against two paradigmatic problems from quantum chemistry and biology. We demonstrate that compared to unitary descriptions, a significantly smaller number of bosonic modes suffices to describe the excitonic dynamics accurately, yielding a computational speed-up of nearly an order of magnitude. Furthermore, we take into account explicitly the effect of a $\delta$-peak in the spectral density of a light-harvesting complex, demonstrating the strong impact of the long-time memory of the environment on the dynamics.
• Abstract（参考訳）: 複雑な分子における光物理過程の超高速量子力学は、量子化学と生物学における様々な興味深い応用で非常に難しい計算問題である。 オープン量子系の最近の発展に触発されて、マルコフの埋め込みを用いて、離散的で効果的なボゾン自由度の集合を通して連続環境を記述する純粋状態の未発見ハイブリッドバス法を導入する。 本手法は, 連続スペクトル密度と鋭いピークの双方を記述できる。 これにより、離散振動モードの集合のユニタリダイナミクスを用いた長期記憶効果のキャプチャや、リンドブラッドやレッドフィールドのマスター方程式を用いたメモリレスマルコフ環境の利用といった、従来の手法の限界を克服する。 量子化学と生物学の2つのパラダイム的問題に対して,本手法をベンチマークする。 単元的記述と比較して、ボソニックモードの数が非常に少なく、エクシトニックダイナミクスを正確に記述でき、計算速度がほぼ1桁に向上することを示した。 さらに、光ハーベスティング複合体のスペクトル密度が$$\delta$-peakの効果を明示的に考慮し、環境の長期記憶が動的に与える影響を強く示している。

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