論文の概要: Experimental challenges and prospects for quantum-enhanced energy conversion: Stationary Fano coherence in V-type qutrits interacting with polarized incoherent radiation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.11695v1
• Date: Thu, 12 Feb 2026 08:21:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-13 21:07:25.715464
• Title: Experimental challenges and prospects for quantum-enhanced energy conversion: Stationary Fano coherence in V-type qutrits interacting with polarized incoherent radiation
• Title（参考訳）: 量子エネルギー変換の実験的課題と展望:偏光不連続放射と相互作用するV型クォートにおける定常ファノコヒーレンス
• Authors: Ludovica Donati, Francesco Saverio Cataliotti, Stefano Gherardini,
• Abstract要約: 偏光非コヒーレント放射を用いたV型3レベル量子系において、定常的なファノコヒーレンスを達成する可能性の形式化を行う。 それぞれの状態に対して、非コヒーレントポンプの強度と励起レベル間のエネルギー分裂の両方の関数として、ファノコヒーレンスの生成を分析する。 これらの結果は、偏光不整合光によって駆動される3レベル量子系が、コヒーレンス支援エネルギー変換と貯蔵のための堅牢な資源として機能することを示唆している。
• 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: Quantum coherence offers potential for energy conversion technologies. It influences light absorption and emission, affecting energy conversion limits and efficiency. As a result, quantum coherence is being harnessed to boost performance in quantum heat engines, photocells, and photosynthetic-inspired platforms. Of particular interest in this context is the generation of Fano coherences, i.e., the formation of quantum coherences due to the interaction with the continuum of modes characterizing an incoherent process. We aim to formalize mathematically the possibility of achieving steady-state Fano coherence in a V-type three-level quantum system using polarized incoherent radiation, without requiring the energy difference between the excited levels to tend to zero. We perform this analysis by deriving the Bloch-Redfield equation from first-principles by quantizing the incoherent radiation. The resulting reduced dynamics of the system are analysed, so as to determine the lifetime of Fano coherence and identify the conditions under which it becomes stationary. We characterise distinct dynamical regimes, ranging from weak to strong pumping, in which steady-state Fano coherence emerges, and we quantitatively determine its magnitude. For each regime, we analyse the generation of Fano coherence as a function of both the intensity of the incoherent pumping and the energy splitting between the excited levels. We also assess how obtaining Fano coherence is modified by symmetric or asymmetric decay rates. These findings indicate that a three-level quantum system driven by polarized incoherent light can act as a robust resource for coherence-assisted energy conversion and storage. Finally, we discuss the experimental challenges associated with the implementation of the proposed model using an ensemble of Rubidium atoms.
• Abstract（参考訳）: 量子コヒーレンスはエネルギー変換技術の可能性を秘めている。 光の吸収と放出に影響を与え、エネルギー変換の限界と効率に影響を及ぼす。 その結果、量子コヒーレンスは、量子熱エンジン、光セル、光合成に触発されたプラットフォームの性能を高めるために活用されている。 この文脈で特に興味深いのは、ファノコヒーレンスの生成、すなわち、非コヒーレント過程を特徴づけるモードの連続体との相互作用による量子コヒーレンスの形成である。 偏光不整合放射を用いたV型3レベル量子系において、励起レベル間のエネルギー差をゼロにすることなく、定常状態のファノコヒーレンスを達成する可能性を数学的に定式化する。 この解析はBloch-Redfield方程式を第一原理から導出し、非コヒーレント放射を定量化する。 結果として系の力学が減少し、ファノのコヒーレンスの寿命が決定され、それが定常となる条件が特定される。 定常状態のファノコヒーレンスが出現する弱いポンプから強いポンプまで、異なる力学系を特徴付け、その大きさを定量的に決定する。 それぞれの状態に対して、非コヒーレントポンプの強度と励起レベル間のエネルギー分裂の両方の関数として、ファノコヒーレンスの生成を分析する。 また、ファノコヒーレンスを得る方法が対称あるいは非対称の崩壊速度によってどのように修正されるかを評価する。 これらの結果は、偏光不整合光によって駆動される3レベル量子系が、コヒーレンス支援エネルギー変換と貯蔵のための堅牢な資源として機能することを示唆している。 最後に、ルビジウム原子のアンサンブルを用いたモデルの実装に関する実験課題について述べる。

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