論文の概要: Discovery of energy landscapes towards optimized quantum transport: Environmental effects and long-range tunneling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.09371v1
• Date: Tue, 12 Aug 2025 21:59:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-14 20:42:00.702602
• Title: Discovery of energy landscapes towards optimized quantum transport: Environmental effects and long-range tunneling
• Title（参考訳）: 最適化量子輸送に向けたエネルギー景観の発見 : 環境効果と長距離トンネル
• Authors: Maggie Lawrence, Matthew Pocrnic, Erin Fung, Juan Carrasquilla, Erik M. Gauger, Dvira Segal,
• Abstract要約: キャリア輸送を最適化するエネルギープロファイルを持つ準1次元鎖のクラスを同定する。 本研究では,一元的・非単元的(軽蔑的・消散的)な影響下でのシステムの挙動について検討した。 解析の結果,チェーン内のトンネル間結合が短距離か長距離かによって異なる種類のエネルギーランドスケープが輸送を促進することが明らかとなった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Carrier transport in quantum networks is governed by a variety of factors, including network dimensionality and connectivity, on-site energies, couplings between sites and whether they are short- or long-range, and environmental effects. In this work, we identify classes of quasi-one-dimensional chains with energy profiles that optimize carrier transport under such influences. Specifically, we optimize on-site energies using Optax's optimistic gradient descent and AdaMax algorithms, enabled by the JAX automatic differentiation framework. Focusing on steady-state transport, we study the system's behavior under combined unitary and nonunitary (dephasing and dissipative) effects using the Lindblad quantum master equation. After validating our optimization scheme on short chains, we extend the study to larger systems where we identify systematic patterns in energy profiles. Our analysis reveals that different types of energy landscape enhance transport, depending on whether inter-site tunneling couplings in the chain are short- or long-range, the existence of environmental interactions, and the temperature of the environment. Our classification and insights of optimal energy landscapes offer guidance for designing efficient transport systems for electronic, photovoltaic and quantum communication applications.
• Abstract（参考訳）: 量子ネットワークにおけるキャリア輸送は、ネットワーク次元と接続性、オンサイトエネルギー、サイト間の結合、短距離か長距離か、環境効果など、さまざまな要因によって制御されている。 本研究では,そのような影響下でキャリア輸送を最適化するエネルギープロファイルを持つ準1次元鎖のクラスを同定する。 具体的には、Optaxの楽観的勾配降下とAdaMaxアルゴリズムを用いて、JAX自動微分フレームワークによって実現されたオンサイトエネルギーを最適化する。 定常輸送に着目し、リンドブラッド量子マスター方程式を用いて一元的および非単元的(軽視的、散逸的)な効果の下で系の挙動を研究する。 短鎖の最適化スキームを検証した後、より大規模なシステムに拡張し、エネルギープロファイルの系統的パターンを同定する。 解析の結果,チェーン内のトンネル間結合が短距離か長距離か,環境相互作用の有無,環境温度によって異なる種類のエネルギー景観が輸送を促進することが明らかとなった。 最適エネルギー景観の分類と洞察は、電子・太陽光発電・量子通信アプリケーションのための効率的な輸送システムを設計するためのガイダンスを提供する。

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