1. 研究目的与意义
研究背景:美国科学家首次记录并量化了光合作用中的量子纠缠,研究表明,在绿色植物的光合作用中,量子纠缠是量子力学效应的一种自然属性,能够在生物系统中存在并且持续一段时间。加州大学伯克利分校的化学家格雷汉姆弗莱明带领的研究团队曾在2009年的《物理化学年鉴》上指出,通过光合作用得到的量子力学效应是绿色植物的一种重要能力,它可以通过激子传递瞬时地将捕光复合物分子中的太阳能传输给光电反应中心的复合物分子,完成能量的转移。
目的:更好地理解自然界是如何在分子系统间传递能量,以及是如何将此能量转化为可利用形式的。
意义:分子系统中激子能量输运是大自然最神奇的才能之一,如果我们能够学会模拟这个过程,就能定量刻画量子激发态之间的量子纠缠,并尝试将其应用于生物量子计算机。
2. 研究内容和预期目标
主要研究内容:量子生物学是当今科学和技术领域中新兴交叉型学科,它将量子力学和生物学有机结合。人们试图提出了一些合理化模型,对比理论计算和实验结果,利用量子场理论从物理学角度研究了系统中能量输运过程。在此基础上,人们从全新的角度解释了一些重要生物现象,取得了比较瞩目的研究成果。
预期目标:在本论文中我们以生物分子系统中光合作用为例,借助量子场理论,建立简单新颖的理论模型和近似计算方法,研究分子系统中激子能量输运特性,和量子激发态随着时间演化的过程。在此基础上,定量刻画量子激发态之间的量子纠缠,并尝试将其应用于生物量子计算机。
3. 研究的方法与步骤
研究方法:
1、 查阅相关科研文献;
2、 调查本课题的研究背景;
4. 参考文献
[1] akihito ishizaki, and graham r. fleming, theoretical examination of quantum coherence in a photosynthetic system at physiological temperature, pnas (2009 )vol. 106, no. 41 ,1725517260;
[2]mohan sarovar, akihito ishizaki, graham r. fleming, and k. birgitta whaley, quantum entanglement in photosynthetic light-harvesting complexes, nature physics ,vol 6, 462-467 ( 2010);
[3]yuan-chung cheng and graham r. fleming, dynamics of light harvesting in photosynthesis, annu. rev. phys. chem. (2009),60 : 241-262;
5. 计划与进度安排
2022-2022学年第一学期:
第13周到第18周:查阅相关科研文献,研读文献中核心部分,并且准备外文翻译。
2022-2022 第二学期:
