論文の概要: Role of time-frequency correlations in two-photon-two-atom resonance energy transfer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.03903v1
- Date: Wed, 7 Aug 2024 17:00:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-08 17:30:30.201346
- Title: Role of time-frequency correlations in two-photon-two-atom resonance energy transfer
- Title（参考訳）: 二光子-二原子共鳴エネルギー伝達における時間周波数相関の役割
- Authors: Roberto de J. León-Montiel, Arturo Pedroza-Rojas, Jorge A. Peralta-Ángeles,
- Abstract要約: 時間周波数相関光子対による2つの非相互作用性2レベル原子の励起について検討した。
本研究はSPDC光子との共鳴エネルギー伝達における時間周波数相関の役割を明らかにするのに有効である。
- 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: Excitation energy transfer is a photophysical process upon which many chemical and biological phenomena are built. From natural small systems to synthetic multichromophoric macromolecules, energy transfer deals with the process of migration of electronic excitation energy from an excited donor to an acceptor. Although this phenomenon has been extensively studied in the past, the rapid evolution of quantum-enabled technologies has motivated the question on whether nonclassical sources of light, such as entangled photon pairs, may provide us with a better control (or enhancement) of energy transfer at the nanoscale. In this work, we provide a comprehensive study of the joint excitation of two non-interacting two-level atoms by time-frequency correlated photon pairs -- whose central frequencies are not resonant with the individual particles -- generated by means of spontaneous parametric down conversion (SPDC). We demonstrate that while strong frequency anti-correlation between photons guarantees a large two-photon excitation (TPE) probability, photons bearing a sine cardinal spectral shape exhibit a $\sim$3.8 times larger TPE signal than photons with a Gaussian spectrum. More importantly, we find that suppression of time-ordered excitation pathways does not substantially modify the TPE probability for two-photon states with a Gaussian spectral shape; whereas photons with a sine cardinal spectrum exhibit the strongest TPE signals when two-photon excitation pathways are not suppressed. Our results not only help elucidating the role of time-frequency correlations in resonance energy transfer with SPDC photons, but also provide valuable information regarding the optimal source to be used in its experimental implementation.
- Abstract（参考訳）: 励起エネルギー伝達は、多くの化学現象や生物学的現象が形成される光物理過程である。
天然の小さな系から合成多色球性高分子まで、エネルギー移動は励起ドナーからアクセプターへの電子励起エネルギーの移動過程を扱う。
この現象は過去にも広く研究されてきたが、量子可能な技術の急速な進化は、光子対のような非古典的な光源がナノスケールでのエネルギー移動のより良い制御(または強化)を提供するかどうかという問題を引き起こしている。
本研究では, 自発パラメトリックダウン変換(SPDC)により生成する2つの非相互作用性2レベル原子の時間周波数相関光子対(中心周波数が個々の粒子と共鳴しない)による共同励起に関する総合的研究を行う。
我々は、光子間の強い周波数反相関が大きな2光子励起(TPE)確率を保証する一方で、正準スペクトル形状を持つ光子はガウススペクトルを持つ光子よりも3.8倍大きなTPE信号を示すことを示した。
さらに,2光子励起経路の抑制はガウススペクトル形状の2光子状態のTPEの確率を著しく変化させるものではないが,正弦スペクトルを持つ光子は2光子励起経路が抑制されない場合に最も強いTPE信号を示す。
本研究は,SPDC光子との共鳴エネルギー伝達における時間周波数相関の役割を解明するだけでなく,実験で使用する最適光源に関する貴重な情報も提供する。
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