实时核-电子轨道极化子动力学中的光-物质纠缠

分子极化子是混合光-物质态，使人类能够探索腔体修饰化学的潜在可能性。开发用于模拟分子极化子的动力学、第一性质方法对于理解其起源和属性至关重要。本文提出了一系列基于实时时域密度泛函理论（RT-TDDFT）和相应的实时核-电子轨道（RT-NEO）方法的层次结构，用于在强耦合 regime 下模拟分子极化子的实时动力学。这些方法的层次结构涵盖半经典、均值场-量子和全量子方法，以模拟电子强耦合和振动强耦合下的极化子动力学。在半经典方法中，腔体模式被视为经典，而在全量子方法中，腔体模式被视为量子，传播联合分子-模式密度矩阵。尽管半经典和全量子方法在所研究系统中几乎产生相同的拉比分割和极化子峰位置，但全量子方法允许在实时动力学中探索分子-模式量子纠缠。尽管在所考虑的系统中，光-物质纠缠程度相对较小，但 von Neumann 熵的振荡揭示了一种与从时域偶极矩计算的拉比分割不同的纠缠拉比分割。这些结果表明，对于宏观可观测量（如拉比分割），对腔体模式的经典处理可能提供了极佳的极化子动力学描述，但通过考虑分子-模式纠缠可检测到新物理。