《複雜生物開放系統中的量子相干控制》是依託福州大學，由葉賽雲擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：複雜生物開放系統中的量子相干控制
- 依託單位：福州大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：葉賽雲
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
量子相干性使量子系統遠優於其相應的經典系統。這奇異的性質，起初被認為：不會存在於溫熱潮濕嘈雜的生物系統中，因為那裡強烈的噪聲擾動無時不在。但是，近年來實驗上觀測到的長時間振盪，表明量子相干：可能存在於光合作用生物系統中，並且其加快了能量傳輸的效率。這迅速掀起了：理論與實驗上對量子生物學的探索，尤其光合作用與鳥類的導航領域。本課題的出發點是：探究是否在長期的自然演化中，生物早已學會利用：起源於量子相干的非尋常效應，來最佳化生理功能。我們將集成多維耦合相干態與其他數值模擬方法：(1)闡釋光合作用系統中，內在的電子自由度與蛋白質環境間的相互作用機制—在非微擾與非馬科夫的中間耦合區域；(2)揭示可能存在的量子相干效應，以及（具有豐富特徵的）生物環境可能帶來的功能上的最佳化；(3)將有利的環境反饋機制，作為研發人工仿生光採集器件的設計原理。希望最終的結果是：自然界早已利用了量子效應，只是未被我們發現。
結題摘要
許多光合作用系統中觀測到的長時間相干現象，激發了探尋生物系統中是否可能存在量子效應的廣泛興趣。接近100%的激發子能量傳輸效率，驅動產生了多種巧妙捕捉複雜環境結構中非馬科夫效應的數值計算方法。基於多維耦合相干態的方法，我們首先研究單個自旋玻色開放系統，其中慢環境具有記憶效應；其次，在單激發態的子空間下，將分子二聚物轉換為一個有效的二能級系統，將兩個節點所在的熱庫合併為單個新的熱庫，我們研究了過阻尼與無阻尼諧振環境下：節點的布居數隨時間的演化。我們數值模擬的結果與文獻中反應坐標主方程的結果：在一定的時間與耦合強度內（例如激發子能量傳輸中的典型參數），比較一致。通過集成其他數值方法的思想，希望我們的數值方法可作為分析複雜光合作用系統中環境所扮演的真實角色的強有力工具。
