Loading...

Efficiency of Excitonic Energy Transfer Phenomenon in Multi-Levels Quantum Systems

Nafari Qaleh, Zohreh | 2022

277 Viewed
  1. Type of Document: Ph.D. Dissertation
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 55912 (04)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Physics
  6. Advisor(s): Rezakhani, Ali
  7. Abstract:
  8. The process of energy transfer in quantum systems is an interesting phenomenon due to the emergence of quantum effects . This phenomena can be studied in one of two possible spaces : real space and energy space of the system . In addition , to evaluate how this process is successful , one can define an efficiency as the population of a target state . Finding the approaches to increase this quantity takes into account one of the main objectives of the current researches . On the other hand , isolating the quantum systems from the surrounding environment (bath) in practice is impossible and then interaction between them is inevitable . In this research , we provide a comprehensive study of the energy-transfer phenomena in order to populate a target energy level of three - and four-level quantum systems coupled to two thermal baths . Due to the system-environment interaction , such open quantum systems do not evolve unitarily described by Schr\"odinger equation . According to the relations between some time scales of the total system (main quantum system+environment) , one can derive a quantum master equation to describe the non-unitary evolution of an open quantum system . We consider here four quantum master equation to study the energy-transfer process in the multilevel open quantum system , i.e. , Lindblad , Floquet-Lindblad , Redfield and Floquet-Redfield master equation . The latter is one of the results of this research in which a special rotating wave approximation is applied . By considering the QED considerations , the Lamb-shift terms are also calculated in the last two master equations . These terms are due to the system-environment interaction and the external periodic agents applied to the system . With the help of these approaches , we examine the effects of an external periodic driving and the coherence induced by the environment on the energy transfer efficiency in the systems under study
  9. Keywords:
  10. Open Quantum System ; Energy Transfer ; Excitonic Energy Transfer ; Redfield Master Equation ; Lamb-Shift Effect ; Floquet Theorem ; Lindblad Master Equation

 Digital Object List

 Bookmark

  • فهرست شکل‌ها
  • پیش‌گفتار
  • سیستم‌های کوانتومی باز
    • مقدمه
    • سیستم‌های مستقل از زمان
      • تحول مارکوفی: معادله لیندبلاد
      • تحول نامارکوفی
      • تصویر همبستگی
    • سیستم‌های وابسته به زمان متناوب
      • قضیه‌ی فلوکه
      • بلورهای زمانی
      • استخراج معادله فلوکه-لیندبلاد
  • انتقال انرژیِ برانگیختگی
    • مقدمه
    • انتقال انرژی ناهمدوس: نظریه‌ی فورستر
    • انتقال انرژی همدوس
    • بازده انتقال انرژی
  • بررسی اثر میدان خارجیِ وابسته به زمانِ متناوب بر انتقال انرژی
    • معرفی مدل
    • سناریوی لیندبلاد
    • سناریوی فلوکه-لیندبلاد
    • اهمیت همیلتونی لَمب در معادلات مادر لیندبلاد
  • بررسی اثر همدوسی ناشی از محیط بر انتقال انرژی
    • معرفی مدل
    • معادله مادر ردفیلد
    • معادله مادر فلوکه-ردفیلد
    • محاسبه‌ی جملات جابجایی لَمب در معادلات مادر ردفیلد
    • نتایج عددی
      • تعیین ضرایب معادله‌ی ردفیلد
      • نتایج مربوط به سیستم مستقل از زمان
      • نتایج مربوط به سیستم وابسته به زمان
      • مقایسه‌ی سناریوها
  • جمع‌بندی و چشم‌انداز
    • اثبات برخی از ویژگی‌های معادله‌ی لیندبلاد
    • تقریب موجِ چرخان
    • سنجه‌های همدوسی
    • فیلتر بسامدی
    • برهم‌کنش ذرات باردار و موج الکترومغناطیس
    • تقریب طول موج بلند و نمایش دوقطبی الکتریکی
    • مروری بر تابع چگالی طیفی درود-لورنتز
    • جابه‌جایی ترازهای انرژی در اثر برهم‌کنش با میدان تابشی
  • مرجع‌ها
...see more