Analysis of energy transfer in quantum networks using kinetic network approximations
通过将量子网络映射为动力学网络，研究了色素-蛋白质复合物中的相干能量转移。这给出了一种分析方法来找到最佳传输效率的参数值。在Fenna-Matthews-Olson（FMO）络合物的情况下，量子网络演化和动力学网络演化的比较表明，退相辅助的能量转移是由两个位点的相干相互作用驱动的，而不是系统范围的相干。使用舒尔补，我们找到了一个新的动力学网络，通过包括所有的多站点相干贡献，提供了一个更接近的量子网络。我们的新网络近似可以扩展为一个系列，其贡献代表不同数量的连贯交互站点。对于这两个动力学网络，我们研究了系统的弛豫时间，它所需要的时间为整个复杂的激发传播。在比较动力学网络和量子网络时，我们对弛豫时间进行了严格的数学估计。数值模拟比较了相干模型和两种动力学网络模型，证实了我们的边界，并表明新的动力学网络近似的相对误差小了几个数量级。关键词：激子转移，量子效率，动力学网络，FMO，相干能量转移，量子网络，舒尔补。
2012-01-27 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
A resonance mechanism of efficient energy transfer mediated by Fenna-Matthews-Olson complex
Wigner-Weisskopf型模型[R. Alicki和F. Giraldi，J. Phys. B { \bf 44}，154020（2011）]被应用于从大的外围光捕获天线到反应中心的能量转移的生物过程。该过程由Fenna-Matthews-Olson（FMO）光合复合体以非常高的效率介导。所提出的模型提供了一个简单的共振机制，这种现象采用激子相干运动和描述的解析公式。耦合到振动环境是一个必要的组成部分，这种机制，以及微调的FMO复杂的哈密顿量。强调了相对较强的耦合到能量汇在实现共振条件和加热的振动环境的情况下的作用。
2012-04-05 physics.bio-ph quant-ph
Entanglement and entangling power of the dynamics in light-harvesting complexes
我们研究了Fenna-Matthews-Olson（FMO）复合物网络模型中激子能量转移（EET）过程中量子纠缠的演化，FMO复合物是一种生物色素-蛋白质复合物，参与硫细菌光合作用的早期步骤。马尔可夫的影响，以及空间和时间相关的（非马尔可夫）噪声的产生上的纠缠在不同的生色团（网站纠缠）和不同的激子本征态（模式纠缠）的研究，为不同的注入机制，包括热和相干激光激发。此外，我们研究了在自然操作条件下的FMO复合物的纠缠功率。虽然量子信息处理倾向于支持最大纠缠，但近单位EET是由于相干过程和噪声过程之间复杂的相互作用而实现的，其中演化的初始部分显示两种形式的纠缠的中间值。
2010-06-14 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Thermal-Light-Induced Coherent Dynamics in Atoms and Molecules -- an Exact Quantum Mechanical Treatment
阳光是否会在生物系统中引发相干动力学的问题仍在争论之中。在这里，我们基于精确的全量子力学处理表明，热光在物质中诱导出与相干态诱导的相干性类似的激发态相干性。我们在V型模型系统和两态Born-Oppenheimer分子系统上证明了这一现象。值得注意的是，在激发的分子势能面中诱导了类似波包的动力学。
2015-05-01 quant-ph
Long-lived quantum coherence in photosynthetic complexes at physiological temperature
光合天线复合体通过将激发转移到反应中心来捕获和集中太阳辐射，反应中心将来自光子的能量存储在化学键中。这个过程以近乎完美的量子效率发生。最近在低温下的实验已经揭示了相干能量转移--一种波状转移机制--发生在许多光合色素-蛋白质复合物中（1-4）。使用Fenna-Matthews-Olson天线复合体（FMO）作为模型系统，结合非相干和相干传输以及热失相的理论研究预测，环境辅助的量子传输效率在生理温度附近达到峰值;这些研究进一步表明，该过程相当于量子随机行走算法（5-8）。该理论要求在室温下具有长寿命的量子相干性，这在FMO中从未观察到。在这里，我们提出的第一个证据表明，量子相干性生存在FMO在生理温度至少300 fs，足够长的时间来执行一个基本的量子计算操作。这一数据证明，在77 K下发现的波浪状能量传递过程与生物功能直接相关。在显微镜下，我们将这种长的相干寿命归因于包裹发色团的蛋白质基质内的相关运动，并且我们发现蛋白质提供的保护程度在77 K和277 K之间似乎是恒定的。蛋白质塑造能量景观，并介导有效的能量转移，尽管热波动。在这些条件下，动态无序系统中量子相干性的持久性表明了一种新的仿生策略，用于设计可以在高温下运行的专用量子计算设备。
2010-01-28 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Proposal for probing energy transfer pathway by single-molecule pump-dump experiment
Fenna-Matthews-Olson（FMO）捕光复合物的结构长期以来被认为包含七个细菌叶绿素（BChl）分子。最近，在FMO复合物的晶体结构中发现了额外的BChl分子，其可以作为基板和其余七个分子之间的连接。本文通过模拟八分子体系中的单分子泵浦-转储实验，研究了激发能转移（EET）过程。我们采用相干修正的Redfield理论和非马尔可夫量子跃迁方法模拟EET动力学。该方案提供了一个实用的方法来检测现实的EET途径在BChl复合物与目前可用的实验技术。它可以帮助优化人工光捕获设备的设计。
2016-08-27 physics.atom-ph physics.bio-ph physics.chem-ph
Elastic vs. inelastic coherent backscattering of laser light by cold atoms: a master equation treatment
详细推导了描述激光与冷原子相干后向散射的主方程。特别是，我们的形式主义帐户的非微扰非线性响应的原子时，注入强度饱和的原子跃迁。对于强激光从两个随机放置的原子多次散射的最简单的非平凡多次散射情形，给出了不同偏振通道中的总后向散射强度和弹性后向散射强度的显式表达式。
2006-08-09 quant-ph
A classical master equation for excitonic transport under the influence of an environment
在以前的论文[物理学评论。E 83，051911]中，我们已经表明，耦合单体聚集体上电子能量转移（EET）的量子力学计算结果也可以用弱耦合近似下的相互作用经典电偶极子模型来描述，我们称之为现实耦合近似（RCA）。该方法是说明EET的一个简单的线性链的分子，也通过能量转移的Fenna-Matthews-Olson（FMO）复杂的光合作用。该研究仅限于电子自由度，因为这是量子情况下相干EET的起源。然而，更现实的EET模型需要包括耦合到环境的去相干效应，当分子聚集体成为一个开放量子系统。在这里，我们考虑线性链和FMO复合物上的EET的量子描述，结合环境耦合，并在密度矩阵形式主义中构建相同系统的经典版本。RCA中的精确量子和精确经典结果的密切协议证明和合理的分析。这进一步支持的结论是，EET的相干性在FMO复杂的是显而易见的，在经典水平，不应归因于仅仅是由于量子效应。
2011-11-07 physics.bio-ph physics.class-ph quant-ph
Selective Vibronic Excitation for Coherent Energy Transport in Photosynthetic and Agrivoltaic Systems
University of Douala（杜阿拉大学）；University of Yaoundé I（雅温得第一大学）
本研究通过光谱浴工程利用非马尔可夫动态提升农光互补系统的效率和可持续性，实现25%的电子输运速率提升及18.8%的功率转换效率。
2026-07-10 quant-ph
A treatment of the quantum partial entropies in the atom-field interaction with a class of Schrodinger cat states
本文探讨了熵和亚熵方法在复合态下解决量子纠缠问题的可能性。利用一般的量子动力学系统，我们得到了原子从其激发态出发，光场处于不同初态时的解析解。研究了当光场初始为相干态、偶相干态（薛定谔耦合态）和相干态的统计混合态时，纠缠的不同特征.结果表明，初始态的设置和斯塔克位移对系统的亚熵和纠缠度的演化起着重要的作用。
2005-06-09 quant-ph
Coherent inelastic backscattering of intense laser light by cold atoms
我们提出了一个非微扰处理强激光从冷原子的相干后向散射，并预测一个非零的后向散射信号，即使在非常大的强度，由于建设性的（自）非弹性散射光子的干涉。
2005-02-04 quant-ph
Scale-estimation of quantum coherent energy transport in multiple-minima systems
一个通用的和直观的模型耦合到量子力学浴在多个极小系统的相干能量输运。使用一个简单的自旋玻色子系统，我们说明了如何一个通用的施主-受主系统可以被带入共振使用一个窄带的振动模式，这样的电子-空穴对（激子）的转移效率是任意高。自然界中的相干传输现象重新引起人们的兴趣，因为发现在光合生物中被捕光复合体（LHC）捕获的光子可以以近乎完美的效率被传送到化学反应中心。转移的经典解释使用随机扩散来模拟光激发激子的跳跃运动。这不足以解释最近一系列具有里程碑意义的实验中测量的能量转移的速度和效率。从量子力学的角度来看，可以帮助捕捉这种转移的有效部分的显著特征。为了显示该模型的多功能性，我们将其扩展到一个多个极小系统，包括七个网站，让人想起广泛研究的芬娜-马修斯-奥尔森（FMO）捕光复合体。我们表明，一个理想化的传输模型耦合到一个窄带声子的多个最小值可以任意高的效率传输能量。
2014-06-17 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Coherent backscattering of intense light by cold atoms with degenerate energy levels: Diagrammatic treatment
本文将强激光对简并能级原子的相干背散射的图解泵浦-探测方法推广到一般情况。我们采用这种方法的双散射信号的光泵原子的过渡$J_g\rightarrow J_e=J_g+1$的螺旋度保持偏振通道的特性。我们发现，在饱和状态下，内部简并变得明显的原子与$J_g\geq 1$，导致更快的CBS增强因子的减少，增加饱和参数比在非简并的情况下。
2014-07-10 physics.atom-ph quant-ph
A Quaternion Based Quantum Chemical ab initio Treatment of Coherent and Non-Coherent Electron Transport in Molecules
我们提出了一个四元数的启发形式主义，专门开发来评估电流的强度，穿过一个连接到两个半无限电极的单分子作为外加偏压是不同的。在密度泛函从头算量子化学水平上充分描述了分子水平的自我调节。使用四元数的方法允许一个集成的治疗相干（弹道）和非相干（共隧穿）的贡献，有效的电荷传输，其中后者涉及相应的分子物种的瞬态带电状态的存在。通过使用二阶微扰理论来计算净电流的表达式，以考虑位于两个不同电极处的状态之间的所有可能的跃迁，所述两个不同电极涉及所谓的“扩展分子”复合物中的中间水平，所述复合物包括附着到两个小金属簇的感兴趣的系统。我们表明，通过适当地选择相关的分子参数，该方法可以扩展到描述共轭和饱和分子中的电子输运，在这种情况下，更容易找到定域轨道.以这种方式，该方法可以应用于所有的耦合制度，不仅弱或强的情况下，而且在中间情况下，其中弹道和共隧穿过程可以共存。
2012-01-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
On the semiclassical treatment of anharmonic quantum oscillators via coherent states - The Toda chain revisited
我们用相干态作为含时变分方法，半经典地处理了非简谐振子的动力学。在这种方法中，相干态内的哈密顿量的平方方差是特别感兴趣的。这个数量原来有自然的解释与时间相关的解决方案的半经典运动方程。此外，我们的方法允许一个经典的对象由于量子涨落的退相干时间的估计。我们说明我们的研究结果的例子户田链。
1999-06-14 cond-mat nlin.PS patt-sol
Coherent tunneling and quantum coherence oscillations at the atomic level
利用含时薛定谔方程和准经典哈密顿方法研究了扫描隧道显微镜表面-针尖结中原子的量子波包的演化。估计关注的是一个双阱结势偏置的双原子。精确的处理表明，亚稳态基态的量子相干性振荡可能发生在偏置电压的特定谐振值处。在准经典框架下研究了部分局域化对退相干的影响。
2008-02-20 quant-ph
Hyper-acceleration of quantum thermalization dynamics by bypassing long-lived coherences: An analytical treatment
本文提出一种以小能隙为微扰参数的解析方法，用于求解马尔可夫量子耗散动力学，并据此展示通过精心制备初态相干来绕过长寿命相干、实现量子热化超指数加速的姆潘巴类效应。
2023-06-27 quant-ph
Coherent Excitation of a Two-Level Atom driven by a far off-resonant Classical Field: Analytical Solutions
本文给出了一个二能级原子在远离共振经典场驱动下的相干激发的解析处理。得到了一类脉冲包络，使得该问题是精确可解的。用Heun函数的形式给出解，Heun函数是超几何函数的推广。Heun对超几何方程的退化可以从这里得到的广义脉冲形状给出所有高斯超几何形式的精确可解脉冲形状。我们讨论了应用所获得的结果产生的XUV。
2010-02-12 quant-ph
Coherent population trapping in quantized light field
对共振耦合原子与电磁场系统的相干布居俘获（CPT）进行了全量子处理。本文发展了一种构造广义暗态（GDS）的正则分析方法。结果表明，对于所有的光跃迁$F_g\to F_e$，包括亮跃迁$F\to F+1$和$F''$为半整数的$F''\to F''$，GDS都存在，经典光场中不存在CPT效应.我们提出了一个想法，使用光学厚介质与过渡$F''\to F''$与$F'' \ge 3/2$的半整数作为“量子滤波器”，它只传输量子光。
2005-05-23 quant-ph
Dynamics of mixed classical-quantum systems, geometric quantization and coherent states
我们描述量子和经典的哈密顿动力学在一个共同的希尔伯特空间框架，允许治疗的混合量子经典系统。对一些例子的分析说明了经典系统和量子系统之间纠缠的可能性。我们给出了一个总结的主要工具Berezin-Toeplitz和几何量子化，提供了一个经典和量子模型之间的关系，基本上是基于经典希尔伯特空间的子空间的选择。相干态为逆过程提供了一个系统性的工具，称为去量子化，通过选择一组完整的相干态，将经典的哈密顿系统与给定的量子动力学联系起来。
2011-11-24 quant-ph
Coherent Tunneling Adiabatic Passage with the Alternating Coupling Scheme
使用绝热通道技术来介导粒子通过真实空间而不是相空间的传输正在成为一种有趣的可能性。研究了交替隧穿矩阵元的相干隧穿绝热通道（CTAP）的性质。这种几何形状，以前没有考虑在硅范例中的施主，提供了一个有趣的远程量子传输的路线。我们介绍了简化的耦合协议，瞬态本征谱，以及一个现实的门设计这个运输协议。使用对具有30 nm施主间距、120 nm总链长的5施主器件的隧道耦合的成对处理，我们估计绝热操作所需的时间尺度为~ 70 ns，该时间完全在测量的电子自旋和估计的电荷弛豫以及硅中磷施主的时间内。
2009-09-14 quant-ph
Consistent treatment of coherent and incoherent energy transfer dynamics using a variational master equation
我们研究了施主-受主模型中的能量转移动力学，通过发展一种基于哈密顿量变分变换的时间局域主方程技术。变分变换允许依赖于系统参数的哈密顿扰动项的最小化，并且因此导致在系统浴耦合强度、温度和环境光谱密度的范围内有效的通用主方程。虽然我们的形式主义减少到众所周知的Redfield，Foerster和极化子的形式在适当的限制，在一般情况下，它不等同于扰动的系统环境或施主-受体耦合强度，因此可以提供可靠的结果之间的这些限制以及。此外，我们展示了如何包括环境相关性和非平衡准备的影响内的形式主义。
2011-09-16 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Coherent quantum transport in disordered systems: A unified polaron treatment of hopping and band-like transport
利用基于极化子的主方程研究了无序系统中的量子输运。极化子的方法是能够桥接的结果从相干带状输运制度的Redfield方程的非相干跳跃输运在经典制度。扩散系数的非单调依赖性被观察到作为温度和系统声子耦合强度的函数。在带状输运区，扩散系数与系统-声子耦合强度成线性关系，由于安德森局域化，扩散系数在零耦合处为零。在相反的经典跳跃制度，我们正确地恢复动力学描述的费米黄金法则（FGR），并建立的扩散系数的缩放取决于声子浴弛豫时间。在跳跃和带状运输制度，它表明，在低温下的零点波动的浴导致非零的运输速率，因此有限的扩散常数。红荧烯和其他有机半导体材料的应用显示出良好的协议与实验迁移率数据。
2014-10-30 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
A perturbative non-Markovian treatment to low-temperature spin decoherence
University of Minnesota（明尼苏达大学）
本文提出了一种非马尔可夫主方程，用于研究低温下分子自旋退相干的动力学，通过从头计算参数与退相干动力学的关联，提供高效预测方法。
2026-02-28 quant-ph
A novel realization of the Calogero-Moser scattering states as coherent states
对$N$粒子的Calogero-Moser哈密顿量的散射态提供了一种新的实现。它们是Calogero-Sutherland模型奇异振子的相干态。我们的代数处理是直截了当地扩展到大量的几个和多体相互作用系统在一个和更高的维度。
1999-08-13 cond-mat hep-th quant-ph
Correlation-dependent coherent to incoherent transitions in resonant energy transfer dynamics
我调查的能量转移的供体受体对弱系统浴耦合。我确定了从相干到非相干的动力学随着温度的升高，由于多声子效应没有捕获的标准弱耦合处理的过渡。的交叉温度有显着的依赖于在两个系统的网站所经历的波动之间的空间相关性的程度。对于强相关性，这导致相干性在高温状态下存在的可能性。
2009-10-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Resonant excitation of single and coupled qubits for coherent quantum control and microwave detection
B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院B.维尔金低温物理与工程研究所）
本文研究了量子比特系统中共振多光子激发的理论，分析了量子动态和弛豫过程，探讨了多光子共振、布洛赫-西格尔位移和人口倒置等现象。
2026-03-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Limits to coherent scattering and photon coalescence from solid-state quantum emitters
在量子信息科学中，人们希望产生高质量的单光子，这使得人们对探索弱激发态下的固态发射体产生了新的兴趣。在这些条件下，预期光子被相干散射，并且因此受益于对源与其周围环境之间的有害相互作用的实质性抑制。然而，我们在这里证明，这种推理是不完整的，声子相互作用继续发挥至关重要的作用，即使在非常弱的激发，在确定固态发射特性。我们发现声子环境的非马尔可夫弛豫产生的边带与激发强度无关。因此，它导致了一个内在的限制相干散射光的分数和可见性的双光子聚结在弱驱动，这两个都是不存在的原子系统或更简单的马尔可夫处理。
2017-05-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Mechanical Treatment of Two-Level Atoms Coupled to Continuum with an Ultraviolet Cutoff
本文在不将光与原子之间的耦合系数线性化的情况下，对耦合到波导中的二能级原子的相干光子输运特性进行了严格的量子力学推导。我们提出了一种新的单频采样方法，利用紫外截止，使我们能够处理的奇异性，尽管在真实空间散射潜力的非收敛性。我们还研究了耦合系数的线性化是一个准确的假设条件下，并找到所产生的自发发射和运输特性考虑到辐射和非辐射衰减率。这使我们能够确认和扩展现有文献的研究结果，同时获得动态电子极化率的两个能级原子限制在1-D波导，而使用的相互作用哈密顿量与双折射波近似。
2018-01-30 physics.optics quant-ph
