量子基礎・量子情報の新展開

光の照射により分子内の電子が励起されるとエキシトンが生成する。生成したエキシトンが分子間を伝搬する過程は、光合成における光エネルギー捕集や生物発光などの自然現象において重要な過程として知られてきたが、最近はエキシトン分子量子ビットへの応用が期待されている。分子量子ビットの設計において重要な因子は、エキシトンの遷移レートを決定づけるエキシトンカップリングである。エキシトンカップリングの大きさは分子の相対配置に強く依存する。そのため、エキシトンを利用した分子量子ビットの設計において、分子間の相対配置とエキシトンカップリングの関係を明らかにすることが最も重要な課題となる。本研究では、分子間の相対配置とエキシトンカップリングの関係を解明するために、理論計算による解析を行なった。ペリレン誘導体の一種、ペリレンビスイミドのダイマーを対象とした。溶液環境で分子動力学シミュレーションを行い、ダイマーの相対配置と時間変化を求めた。そして、得られた各配置に対して量子化学計算を行い、エキシトンカップリングを求めた。