离子运输中的量子效应：热力学资源理论方法

近年来，随着纳米尺度物理和实验技术的进步，人们对量子热力学的理解日益关注。与此同时，越来越多的证据表明量子效应在各种生物过程中发挥重要作用，使其在量子热力学中日益重要。本研究应用热力学资源理论的形式化方法来探讨量子属性在细胞膜离子运输中的作用。在该框架下，将量子属性视为受广义热力学约束限制下的资源。具体而言，我们的发现表明，反馈性（non-Markovianity），即离子运输动力学中的记忆效应，作为关键量子资源，能够增强离子运输过程的产率和效率。相反，量子相干性（quantum coherence），即离子运输蛋白中能级叠加的表现，降低了这些指标，但在区分细胞膜中的离子通道和离子泵这两种不同类型的离子运输蛋白方面发挥关键作用。最后，我们展示引入额外的相干系统后，相干性可以促进将离子泵转化为离子通道。