利用 engineered reservoirs 进行多模模型中电荷与激子转移的量子模拟

量子模拟提供了一条途径，通过在相近的能量尺度上编程电子、振动及环境自由度之间的相互作用，研究非微扰区间的开放系统分子动力学。囚禁离子系统具备这一能力，其本征自旋、声子与可调耗散集成于单一平台中。在此，我们展示了多模线性振动耦合模型中电荷与激子转移的开放系统量子模拟。借助量身定制的自旋-声子相互作用以及 reservoir engineering 技术，我们模拟了一个包含两个耗散振动模式且耦合至给体与受体电子位的系统，并追踪其非平衡动力学。通过控制振子耦合强度，我们连续地将系统从电荷转移（CT）区间调节至振动辅助激子转移（VAET）区间。我们发现，在能隙较大时，简并模式提升了 CT 与 VAET 的速率；而非简并模式则激活了慢模式路径，削弱了能隙依赖性，从而拓宽了高效转移的窗口。这些结果表明，一个额外振动的引入带来了相互干涉的振动辅助路径，并重塑了非微扰量子激发转移。我们的工作为利用 engineered environments 模拟具有化学相关性的多模振子过程建立了一条可扩展且硬件高效的途径，为下一代有机光伏与分子电子学的设计提供了指导。