論文の概要: Exchange-controlled quantum beats and entanglement in an exciton--bimodal-cavity system

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.04111v1
• Date: Fri, 02 Oct 2026 22:31:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-13 04:06:29.162017
• Title: Exchange-controlled quantum beats and entanglement in an exciton--bimodal-cavity system
• Title（参考訳）: エキシトン-バイモーダルキャビティ系における交換制御量子ビートと絡み合い
• Abstract要約: 両モード光空洞に結合した2エクシトン系において, 個体群移動と絡み合いの発生が観察された。 本研究は,エキシトン-バイモーダルキャビティ系における工学的長寿命エンタングルメントとコヒーレントなエクシトン演算のための制御可能な経路を構築した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We theoretically demonstrate tunable population transfer and entanglement generation in a two-exciton system coupled to a bimodal optical cavity, including an exciton-exciton exchange interaction. By using dressed-state transformations and Löwdin partitioning, we derive effective Hamiltonians that identify three dynamical time scales: local polaritonic oscillations, long-period dressed-state beats, and direct excitonic exchange. We apply the framework to graphene nanoribbon excitons, using excitonic energies, transition dipoles, and lifetimes obtained from first-principles calculations to parameterize the model. In the small- and moderate-exchange regimes, the dynamics become multiscale, and the beat channel sustains sizable quantum entanglement over long dissipative time windows. In the large-exchange regime, the excitonic Hamiltonian dominates and drives nearly complete population transfer between excitonic states over many coherent cycles. The resulting analytical expressions provide direct design rules connecting the beat period, transfer amplitude, and coherent-cycle number to the exchange interaction, cavity detuning, and light--matter coupling. Our results establish a controllable route for engineering long-lived entanglement and coherent excitonic operations in exciton--bimodal-cavity systems.
• Abstract（参考訳）: 理論的には、エクシトン-エクシトン交換相互作用を含むバイモーダル光学キャビティに結合した2エクシトン系において、調節可能な集団移動と絡み合いの発生を示す。 着飾った状態変換とレーディン分割を用いることで、局所偏光振動、長い周期の着飾った状態のビート、直接励起交換という3つの動的時間スケールを識別する実効ハミルトニアンを導出する。 本フレームワークをグラフェンナノリボン励起体に適用し, 励起エネルギー, 遷移双極子, および第一原理計算から得られた寿命を用いてモデルのパラメータ化を行う。 小型および中程度の交換状態では、ダイナミクスはマルチスケールになり、ビートチャネルは長い消散時間窓上での量子絡み合いを維持できる。 大規模な交換体制では、励起ハミルトニアンが支配的であり、多くのコヒーレントサイクルで励起状態間のほぼ完全な人口移動を駆動する。 得られた解析式は、ビート周期、転送振幅、コヒーレントサイクル番号を交換相互作用、キャビティデチューニング、光-マッター結合に接続する直接的な設計規則を提供する。 本研究は,エキシトン-バイモーダルキャビティ系における工学的長寿命エンタングルメントとコヒーレントなエクシトン演算のための制御可能な経路を構築した。

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