生物磁噪声下极端鸟类罗盘功能的鲁棒性：基于自由对模型的研究
生物物理
2025-03-13 v1 量子物理
摘要
存在于鸟类眼睛中的磁感机制功能为罗盘，可检测地磁倾角以辅助鸟类迁徙。该机制由称为自由对 (radical pair, RP) 的量子自旋模型所建模。该模型通过自由对的自旋选择性重组将地磁倾角信息传递为生化信号。然而，作为温暖且肉体内环境噪声下的精细量子系统，RP 模型可能受不可避免的环境噪声影响。在本研究中，我们构建了一个包含环境磁噪声的模型，基于 Lindblad 型主方程。该模型将生物组织类型和生物系统温度作为参数，考虑其影响。数值计算结果表明，RP 模型的罗盘功能对来自生物磁范围内电磁场热涨落引起的固有磁噪声具有鲁棒性。然而，来自远超生物磁范围的环境磁场噪声（约数百至数千 μT）会显著影响并破坏罗盘功能。本工作为量化生物环境中开放量子系统的环境影响提供了基础，同时为将实验测量的环境磁场与量子噪声建模建立联系提供了工具。
引用
@article{arxiv.2503.08730,
title = {Robustness of the avian compass function described by radical pair model against biomagnetic noise},
author = {Tokio Yoshida and Masaya Kunimi and Tetsuro Nikuni},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.08730},
year = {2025}
}
备注
8 pages, 5 figures