结构化无序系统中量子输运的最优效率及其在捕光复合体中的应用

无序量子网络，例如描述捕光复合体的网络，通常以存在捕获光的天线结构和传递激发的内部结构（反应中心）为特征。天线常常表现出显著的相干特征：就激发传递而言，其本征态可分为超辐射态和亚辐射态两类。这两类态对于优化传递效率都很重要。在无无序的情况下，超辐射态与反应中心的耦合强度增强，而亚辐射态则基本上与之解耦。无序会诱导亚辐射态与超辐射态之间的耦合，从而产生与反应中心的间接耦合。我们考虑了一个问题，即寻找最大激发传递效率作为反应中心能量和无序强度的函数，首先在一个典型的三能级系统中，然后在一个紫色细菌捕光复合体的现实模型中。我们特别关注了激发初始处于亚辐射态的情况，结果表明最优无序强度与超辐射耦合强度处于同一量级。我们还确定了初始态与反应中心能量之间的最优失谐。我们证明，在最优失谐附近一个正比于超辐射耦合强度的宽能量窗口内，效率保持很高。这使得同时优化来自具有不同最优失谐的多个初始态的激发传递成为可能。