利用量子主方程、原子模拟和量子过程层析成像表征和量化相干性在超快量子生物学实验中的作用
量子物理
2010-12-16 v1 化学物理
摘要
光合复合物在低温和室温下存在的长寿命电子相干性，在理论和实验上引发了大量研究，以理解其起源并探索其在生物功能中的潜在作用。显示这些相干性证据的实验产生的超快信号源于分子极化的许多贡献。量子过程层析成像（QPT）最初是在量子信息处理的背景下构思的，用于表征和理解可控量子系统的一般量子演化，例如在执行量子计算任务时。我们介绍了用于超快实验的QPT方法，并作为一个说明性示例，将其应用于Fenna-Matthews-Olson光合复合物的双发色团子系统的模拟，该复合物最近被证明具有长寿命量子相干性。我们的Fenna-Matthews-Olson模型采用原子论方法构建，以提取用于模拟光合复合物的相关参数，该方法包括量子力学/分子力学方法，结合分子动力学和最先进的量子主方程的使用。我们提供了一套方法，基于从原子模拟或直接通过QPT从实验获得的信息，量化量子相干性、退相、弛豫和其他基本过程在光合复合物能量传递效率中的作用。这些多样化方法组合的最终目标是提供一种可靠的方法来量化长寿命量子相干性的作用，并从原子层面洞察其原因。
引用
@article{arxiv.1012.3451,
title = {Characterization and quantification of the role of coherence in ultrafast quantum biological experiments using quantum master equations, atomistic simulations, and quantum process tomography},
author = {Patrick Rebentrost and Sangwoo Shim and Joel Yuen-Zhou and Alán Aspuru-Guzik},
journal= {arXiv preprint arXiv:1012.3451},
year = {2010}
}
备注
24 pages, 6 figures, to appear in the proceedings of the 22. Solvay Conference in Chemistry on Quantum Effects in Chemistry and Biology