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Excited-state-induced subbarrier tunnelling in the double-well model

Abstract
Standard minimal two-state Hamiltonian (spin-boson model) for a particle in a symmetric double-well potential, interacting with a bath, is complemented by a third particle-excited state. This state is dynamically coupled (via coupling to the bath) with the lowest two states. In addition to the standard over-barrier thermally-activated transfer 1 ↔ 3 ↔ 2 (which might be easily suppressed by choosing a sufficiently low T), the third state is shown to cause excited-state-induced subbarrier tunnelling which persists even at T = 0. This new channel shows a tendency to coherent oscillations if standard (direct-tunnelling and over-barrier-transfer) channels get suppressed. These conclusions challenge the standard theory of the asymptotic symmetry breaking.

Résumé
Nous ajoutons un troisième état excité au modèle minimal standard d'un hamiltonien à deux états pour une particule dans un double puits symétrique interagissant avec un bain. Cet état est couplé dynamiquement (à travers le couplage au bain) avec les deux états les plus bas. Nous montrons qu'en plus du transfert habituel excité thermiquement 1 ↔ 3 ↔ 2 (qui peut être facilement supprimé en choisissant la température suffisamment basse), un effet tunnel est induit qui persiste même à T = 0. Cette nouvelle voie a tendance à provoquer des oscillations cohérentes si les voies habituelles (effet tunnel direct et transfert au-dessus de la barrière) sont supprimées. Ces conclusions contrastent avec la théorie admise de la symétrie de brisure asymptotique.