論文の概要: Hybrid interfaces at the single quantum level in fluorescent molecules
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.20872v1
- Date: Wed, 26 Mar 2025 18:00:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-28 12:51:19.873707
- Title: Hybrid interfaces at the single quantum level in fluorescent molecules
- Title（参考訳）: 蛍光分子における単一量子レベルのハイブリッド界面
- Authors: Daniele De Bernardis, Hugo Levy-Falk, Elena Fanella, Rocco Duquennoy, Maja Colautti, Costanza Toninelli,
- Abstract要約: 複数の外部レーザー源が単一の蛍光分子の振動状態を制御している。
定常状態は振動の両モード性を示し、非古典的な振動子猫状態の統計的混合をもたらす。
この研究は、電子、光子、振動のハイブリッドな絡み合った状態を作るための最適量子ツールボックスとしての分子の役割を評価する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: We theoretically investigate a single fluorescent molecule as a hybrid quantum optical device, in which multiple external laser sources exert control of the vibronic states. In the high-saturation regime, a coherent interaction is established between the vibrational and electronic degrees of freedom, and molecules can simulate several cavity QED models, whereby a specific vibrational mode plays the role of the cavity mode. Focusing on the specific example where the system is turned into an analogue simulator of the quantum Rabi model, the steady state exhibits vibrational bi-modality resulting in a statistical mixture of highly non-classical vibronic cat states. Applying our paradigm to molecules with prominent spatial asymmetry and combining an optical excitation with a THz(IR) driving, the system can be turned into a single photon transducer. Two possible implementations are discussed based on the coupling to a subwavelength THz patch antenna or a resonant metamaterial. In a nutshell, this work assesses the role of molecules as an optomechanical quantum toolbox for creating hybrid entangled states of electrons, photons, and vibrations, hence enabling frequency conversion over very different energy scales.
- Abstract（参考訳）: 理論的には、複数の外部レーザー源が振動状態を制御するハイブリッド量子光学デバイスとして、単一の蛍光分子を理論的に検討する。
高飽和状態においては、振動度と電子度のコヒーレント相互作用が確立され、分子はいくつかのキャビティQEDモデルをシミュレートし、特定の振動モードがキャビティモードの役割を果たす。
系が量子ラビモデルのアナログシミュレータに変換される特定の例に着目して、定常状態は振動の双モード性を示すため、非常に古典的なビブロニック・キャット状態の統計的混合が生じる。
我々のパラダイムを顕著な空間非対称性を持つ分子に適用し、光励起とTHS(IR)駆動を組み合わせることで、システムは単一光子トランスデューサに変換できる。
サブ波長のTHzパッチアンテナや共振形メタマテリアルとの結合に基づいて2つの実装を議論する。
簡単に言うと、この研究は電子、光子、振動のハイブリッドな絡み合った状態を作るための最適量子ツールボックスとしての分子の役割を評価し、それによって全く異なるエネルギースケールでの周波数変換を可能にする。
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