論文の概要: Quantum electrodynamic description of the neutral hydrogen molecule ionization

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.21430v1
• Date: Wed, 26 Nov 2025 14:21:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-27 18:37:59.139757
• Title: Quantum electrodynamic description of the neutral hydrogen molecule ionization
• Title（参考訳）: 中性水素分子イオン化の量子電気力学による記述
• Authors: Hui-hui Miao,
• Abstract要約: 水素分子のイオン化ダイナミクスは、量子電磁力学とリンドブラッドマスター方程式を組み合わせた包括的な枠組みの中で研究される。 我々は、クローズド、散逸性オープン、およびインフラックス駆動のオープン量子キャビティシステムという3つの異なる状態にわたるシステムの進化を探求する。 この研究は、量子制御化学の統一的な理論基盤を提供し、量子情報処理における将来の実験に直接的な意味を与える。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.65268245109828
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The ionization dynamics of a hydrogen molecule, serving as a fundamental benchmark in quantum chemistry, is investigated within a comprehensive framework combining quantum electrodynamics and the Lindblad master equation. This approach enables a first-principles description of light--matter interactions while accounting for dissipative processes and external particle influx. We systematically explore the system's evolution across three distinct regimes: closed, dissipative open, and influx-driven open quantum systems. Our results reveal a universal tendency towards the formation of the neutral hydrogen molecule ($|\rm{H}_2\rangle$) across all configurations. The dissipation strengths for photons ($γ_Ω$), electrons ($γ_e$), and phonons ($γ_ω$) are identified as critical control parameters, with $γ_Ω$ significantly accelerating system stabilization. Furthermore, the introduction of particle influx ($μ_k$) leads to a complex redistribution of energy, notably populating the atomic state ($|\rm{H},\rm{H}\rangle$). The ionization pathway is exquisitely sensitive to the initial quantum state, dictated by the composition and number of photons, which governs the accessible spin-selective excitation channels. This is conclusively demonstrated in a model with an embedded anode, where the maximum ionization probability is fundamentally constrained to $\frac{3}{4}$ by orbital hybridization. This study provides a unified theoretical foundation for quantum-controlled chemistry, with direct implications for future experiments in cavity QED and quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 量子化学の基本的なベンチマークとして機能する水素分子のイオン化ダイナミクスは、量子電磁力学とリンドブラッドマスター方程式を組み合わせた包括的な枠組みの中で研究されている。 このアプローチは、散逸過程や外部粒子の流入を考慮しつつ、光-物質相互作用の第一原理記述を可能にする。 我々は、クローズド、散逸性オープン、およびインフラックス駆動のオープン量子システムという3つの異なる体制でシステムの進化を体系的に探求する。 以上の結果から, 中性水素分子(|\rm{H}_2\rangle$)の形成に対する普遍的な傾向が明らかとなった。 光子(γ_Ω$)、電子(γ_e$)、フォノン(γ_ω$)の消散強度は臨界制御パラメータとして同定される。 さらに、粒子流入(μ_k$)の導入はエネルギーの複雑な再分配をもたらし、特に原子状態(|\rm{H},\rm{H}\rangle$)が浮上する。 イオン化経路は、アクセス可能なスピン選択励起チャネルを支配する光子の組成と数によって予測される初期量子状態に極端に敏感である。 これは埋め込み陽極を持つモデルで決定的に証明され、最大イオン化確率は軌道ハイブリッド化により$\frac{3}{4}$に基本的に制約される。 この研究は、量子制御化学の統一的な理論基盤を提供し、空洞QEDおよび量子情報処理における将来の実験に直接的な意味を与える。

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