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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3279| Correlacionescuánticasensistemasbiológicos Quantumcorrelationsinbiologicalsystems | |
| MOISES CHAVEZ HUERTA | |
| Fernando Rojas Íñiguez | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Proteína FMO, Correlaciones Cuánticas, Incertidumbre Local Cuántica, Transporte de energía asistido por ruido, Biología cuántica FMO protein, Quantum correlations, Local quantumun certainty, Noise-assisted energy transport, Quantum biology | |
| La bacteria verde del azufre es un organismo fotosintético cuya estructura colectora de luz alberga un complejo proteína-pigmento llamado Fenna-Matthews-Olson (FMO). El complejo FMO sostiene coherencia cuántica y correlaciones cuánticas entre los estados electrónicos de moléculas pigmento espacialmente separadas mientras la energía se mueve al centro de reacción con una eficiencia cuántica cercana al 100%. Embebidas en el complejo FMO, siete moléculas pigmento, llamadas cromóforos, conforman una red de qubits. En esta investigación se presenta un método basado en la incertidumbre cuántica asociada a mediciones locales para cuantificar correlaciones cuánticas tipo discordia entre dos subsistemas donde uno es unqubit y el otro es un qudit. En la primera etapa del trabajo el método se implementa calculando incertidumbre local cuántica (LQU), concurrencia y coherencia entre subsistemas de estados puros y mixtos representados por los eigen estados y por el estado en equilibrio térmico determinados por el Hamiltoniano FMO. En la primera etapa de la investigación se demuestra que: la LQU como cuantificador de correlación es cuánticas es más general que las medidas de entrelazamiento, es más fácil de calcular que la definición directa de discordia cuántica, permite la identificación de las asociaciones más fuertes en redes de qubits, es una función monótonamente creciente de la coherencia, y puede ser fácilmente implementado en modelos dinámicos. En la segunda etapa del trabajo se investiga la posibilidad de que las correlaciones cuánticas en complejos colectores de luz puedan desempeñar un papel funcional mejorando la eficiencia en el transporte de energía. Para lograr esto, se compara la LQU acumulada con la eficiencia en el transporte de energía. En la segunda etapa de la investigación la estrategia consiste en: (1) usar un modelo dinámico que considera al complejo FMO como un sistema cuántico abierto sujeto disipación y de coherencia, (2) utilizar el modelo dinámico para identificar las condiciones bajo las cuales se presenta el transporte asistido por ruido y (3) implementar el método LQU en el modelo dinámico para identificar las asociaciones de cromóforos cuya LQUacumulada aumenta con la eficiencia en el transporte de energía. La implementación del enfoque LQU en un modelo dinámico del complejo FMO permitió realizar una búsqueda sistemática de las correlaciones cuánticas específicas que no decrecen monótonamente con el desfasamiento. Sólo para las asociaciones C3 ... Green sulfur bacteria is a photosynthetic organism whose light-harvesting complex accommodates a pigment-protein complex called Fenna-Matthews-Olson (FMO).The FMO complex sustains quantum coherence and quantum correlations between the electronic states of spatially separated pigment molecules as energy moves with nearly a 100% quantum efficiency to there action center. In the FMO complex, seven pigment molecules, called chromophores, form a qubits network. In this research we present a method based on the quantum uncertainty associated to local measurements to quantify discord-like quantum correlations between two subsystems where one is a qubit and the other is a qudit. Three partitions of the seven chromophores network define the subsystems: one chromophore with six chromophores, pairs of chromophores, and one chromophore with two chromophores. In the first stage of the work we implement the method by calculating local quantum uncertainty (LQU), concurrence, and coherence between subsystems of pure and mixed states represented by the eigen states and by the thermal equilibrium state determined by the FMO Hamiltonian. Implementation of the LQU approach allows us to characterize quantum correlations that had not been studied before, identify the most quantum correlated subsets of chromophores, and determine that, in the strongest associations of chromophores, the LQU is a monotonically increasing function of the coherence. In the first stage of the research we show that: LQU as quantifier of quantum correlations is more general than entanglement measures, it is easier to compute than direct definition of quantum discord, it allows identification of the strongest associations in qubits networks and it can be readily implemented in dynamical models. In the second stage of the work we investigate the possibility that quantum correlations in light-harvesting complexes have a functional role enhancing energy transport efficiency. To do so, we compare LQU cumulative with energy transport efficiency.In the second stage of the research the strategyis: (1) to use a dynamic model that considers the FMO complex as an open quantum system subject to dissipation and decoherence, (2) to utilize the dynamic model to identify the conditions that allow noise-assisted energy transfer, and (3) to implement the LQU metho din the dynamic model to identify the associations of chromophores whose LQU cumulative e increases with energy transport efficiency. Implementation of the LQU approach .. | |
| CICESE | |
| 2020 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Chávez Huerta, M. 2020. Correlaciones cuánticas en sistemas biológicos. Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 80 pp. | |
| RESISTENCIA DE MATERIALES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Física de Materiales |
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| tesis_Móises Chávez Huerta_28 feb 2020.pdf | Versión completa de la tesis | 798.73 kB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |