Entanglement and co-tunneling of two equivalent protons in hydrogen bond pairs
Notice bibliographique
Résumé
A theoretical study is reported of a system of two identical symmetric hydrogen bonds, weakly coupled such that the two mobile protons can move either separately (stepwise) or together (concerted). It is modeled by two equivalent quartic potentials interacting through dipolar and quadrupolar coupling terms. The tunneling Hamiltonian has two imaginary modes (reaction coordinates) and a potential with a single maximum that may turn into a saddle-point of second order and two sets of (inequivalent) minima. Diagonalization is achieved via a modified Jacobi-Davidson algorithm. From this Hamiltonian the mechanism of proton transfer is derived. To find out whether the two protons move stepwise or concerted, a new tool is introduced, based on the distribution of the probability flux in the dividing plane of the transfer mode. While stepwise transfer dominates for very weak coupling, it is found that concerted transfer (co-tunneling) always occurs, even when the coupling vanishes since the symmetry of the Hamiltonian imposes permanent entanglement on the motions of the two protons. We quantify this entanglement and show that, for a wide range of parameters of interest, the lowest pair of states of the Hamiltonian represents a perfect example of highly entangled quantum states in continuous variables. The method is applied to the molecule porphycene for which the observed tunneling splitting is calculated in satisfactory agreement with experiment, and the mechanism of double-proton tunneling is found to be predominantly concerted. We show that, under normal conditions, when they are in the ground state, the two porphycene protons are highly entangled, which may have interesting applications. The treatment also identifies the conditions under which such a system can be handled by conventional one-instanton techniques.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».