纳米光子学中相干能量转移的基本效率界限

我们推导了一个统一的量子理论，描述两个原子（供体和受体）之间在任意马尔可夫纳米光子环境下的相干和非相干能量转移。我们的理论预测了一个由供体和受体的自发发射率 $\gamma_{d}$ 和 $\gamma_a$ 产生的能量转移效率基本界限 $\eta_{max} = \frac{\gamma_a}{\gamma_d + \gamma_a}$。我们提出控制受体自发发射率作为提高能量转移效率的新设计原则。我们预测了一项利用镜子的实验，通过利用供体和受体的偶极取向来提高效率界限。出于基础兴趣，我们表明，虽然量子相干性意味着已达到终极效率界限，但达到终极效率并不需要量子相干性。我们的工作为通往量子生物系统中已知的效率增强环境的纳米光子学类似物铺平了道路。