論文の概要: For molecular polaritons, disorder and phonon timescales control the activation of dark states in the thermodynamic limit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.06868v2
- Date: Tue, 10 Mar 2026 03:03:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-11 12:59:13.015967
- Title: For molecular polaritons, disorder and phonon timescales control the activation of dark states in the thermodynamic limit
- Title（参考訳）: 分子分極、障害、フォノンの時間スケールは熱力学的限界における暗黒状態の活性化を制御する
- Authors: Tianchu Li, Pranay Venkatesh, Qiang Shi, Andrés Montoya-Castillo,
- Abstract要約: 我々は、動的障害は静的障害よりも大きな計算課題をもたらすことを示した。
この挙動は、乱れによる集合的な光・物質力学の抑制に起因している。
本研究は, 乱れた光物質系における熱力学的収束を規定する鍵機構として, 集団行動の抑制を立証するものである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.41998444721319217
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Collective light-matter systems host an extensive manifold of dark states whose role in the emergence of thermodynamic behavior remains poorly understood, especially in the presence of disorder and structured environments. Here, we develop a hybrid matrix product state-hierarchical equations of motion (MPS-HEOM) approach that enables numerically exact simulations of polariton dynamics from a few emitters to the thermodynamic limit under both static and dynamic disorder. This allows us, for the first time, to provide a quantitative and operational answer to the long-standing question of what is the minimum system size required to reach the thermodynamic limit in collective polaritonic systems. By introducing a convergence scale, $N_{T}$, i.e., the number of molecules required for the photonic dynamics to reach the thermodynamic limit, we show that dynamic disorder generally poses a greater computational challenge than static disorder. We attribute this behavior to the suppression of collective light-matter dynamics by disorder, which dynamically activates non-collective degrees of freedom. We further find that $N_{T}$ exhibits a turnover behavior as the bath becomes more Markovian, as the bath timescales regulate bright-to-dark energy transfer and the involvement of dark and gray states. Hence, phonon timescales control both the breakdown of collective behavior and the growth of $N_{T}$. Our results establish the suppression of collective behavior as the key mechanism governing thermodynamic convergence in disordered light-matter systems.
- Abstract（参考訳）: 集合的な光マター系は、特に障害や構造された環境の存在において、熱力学的挙動の出現における役割がよく理解されていない暗黒状態の広範な多様体を包含する。
そこで我々は,数個のエミッタから熱力学限界までの偏光子力学を数値的に正確にシミュレーションできる,MPS-HEOM(Hybrid matrix product state-hierarchical equations of Motion)アプローチを開発した。
これにより、私たちは初めて、集団分極系における熱力学限界に達するのに必要なシステムサイズが最小かという長年の疑問に対して、定量的かつ運用的な答えを提供することができる。
収束スケール($N_{T}$)、すなわち、熱力学の限界に達するのに必要な分子の数を導入することで、動的障害は一般に静的障害よりも計算上の問題を引き起こすことを示す。
この挙動は、非選択的自由度を動的に活性化する障害による集合的な光物質力学の抑制に起因している。
さらにN_{T}$は、浴の時間スケールが暗黒エネルギー移動と暗黒状態と灰色状態の関与を調節するので、浴がよりマルコフ的になるにつれて転位挙動を示す。
したがって、フォノンの時間スケールは集団行動の分解と$N_{T}$の成長の両方を制御する。
本研究は, 乱れた光物質系における熱力学的収束を規定する鍵機構として, 集団行動の抑制を立証するものである。
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