論文の概要: Quantum-like modeling in biology with open quantum systems and
instruments
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.15573v1
- Date: Tue, 27 Oct 2020 18:38:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-27 08:24:22.574978
- Title: Quantum-like modeling in biology with open quantum systems and
instruments
- Title（参考訳）: オープン量子系と機器を用いた生物学における量子様モデリング
- Authors: Irina Basieva, Andrei Khrennikov, and Masanao Ozawa
- Abstract要約: 本稿では,バイオシステムにおける情報プロセスの数学的モデリングに対する新しいアプローチを提案する。
これは生物系の状態の量子情報表現に基づいており、その力学をオープン量子系の理論の枠組みでモデル化している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We present the novel approach to mathematical modeling of information
processes in biosystems. It explores the mathematical formalism and methodology
of quantum theory, especially quantum measurement theory. This approach is
known as {\it quantum-like} and it should be distinguished from study of
genuine quantum physical processes in biosystems (quantum biophysics, quantum
cognition). It is based on quantum information representation of biosystem's
state and modeling its dynamics in the framework of theory of open quantum
systems. This paper starts with the non-physicist friendly presentation of
quantum measurement theory, from the original von Neumann formulation to modern
theory of quantum instruments. Then, latter is applied to model combinations of
cognitive effects and gene regulation of glucose/lactose metabolism in
Escherichia coli bacterium. The most general construction of quantum
instruments is based on the scheme of indirect measurement, in that measurement
apparatus plays the role of the environment for a biosystem. The biological
essence of this scheme is illustrated by quantum formalization of Helmholtz
sensation-perception theory. Then we move to open systems dynamics and consider
quantum master equation, with concentrating on quantum Markov processes. In
this framework, we model functioning of biological functions such as
psychological functions and epigenetic mutation.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,バイオシステムにおける情報プロセスの数学的モデリング手法を提案する。
量子論、特に量子測定理論の数学的形式論と方法論を探求する。
このアプローチは {\it quantum-like} と呼ばれ、生物系(量子生物物理学、量子認知)における真の量子物理過程の研究と区別されるべきである。
これは生物系の状態の量子情報表現に基づいており、その力学をオープン量子系の理論の枠組みでモデル化している。
この論文は、もともとのフォン・ノイマンの定式化から現代の量子機器理論まで、非物理学者フレンドリな量子測定理論のプレゼンテーションから始まる。
後者は、大腸菌細菌の認知効果とグルコース/ラクトース代謝の遺伝子制御のモデル組み合わせに適用される。
量子機器の最も一般的な構成は間接的な測定のスキームに基づいており、その測定装置は生体系における環境の役割を担っている。
このスキームの生物学的本質はヘルムホルツ感覚受容理論の量子形式化によって示されている。
次に、開系力学に移行し、量子マルコフ過程に集中して量子マスター方程式を考える。
本研究では,心理機能やエピジェネティック変異などの生物学的機能のモデル化を行う。
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