論文の概要: Sub-second Entanglement Lifetimes of $^{31}$P Nuclear Spins in the Structural Ensemble of the Posner Molecule

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.14812v2
• Date: Wed, 9 Nov 2022 20:49:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-21 13:12:57.267907
• Title: Sub-second Entanglement Lifetimes of $^{31}$P Nuclear Spins in the Structural Ensemble of the Posner Molecule
• Title（参考訳）: ポスナー分子の構造集合における$^{31}$P核スピンのサブ秒エンタングルメント寿命
• Authors: Shivang Agarwal, Daniel R. Kattnig, Clarice D. Aiello and Amartya S. Banerjee
• Abstract要約: ポスナー分子(リン酸カルシウム三量体)は量子情報プロセッサとして機能すると仮定されている。 分子の絡み合った311ドルの核スピンのスピンダイナミクスについて検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.410050120844738
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The Posner molecule (calcium phosphate trimer), has been hypothesized to function as a biological quantum information processor due to its supposedly long-lived entangled $^{31}$P nuclear spin states. This hypothesis was challenged by our recent finding that the molecule lacks a well-defined rotational axis of symmetry -- an essential assumption in the proposal for Posner-mediated neural processing -- and exists as an asymmetric dynamical ensemble. Following up, we investigate here the spin dynamics of the molecule's entangled $^{31}$P nuclear spins within the asymmetric ensemble. Our simulations show that entanglement between two nuclear spins prepared in a Bell state in separate Posner molecules decays on a sub-second timescale -- much faster than previously hypothesized, and not long enough for super-cellular neuronal processing. Calcium phosphate dimers however, are found to be surprisingly resilient to decoherence and are able to preserve entangled nuclear spins for hundreds of seconds, suggesting that neural processing might occur through them instead.
• Abstract（参考訳）: ポズナー分子(リン酸カルシウム三量体)は、長寿命とされる$^{31}$P核スピン状態のために生物学的量子情報プロセッサとして機能すると考えられている。 この仮説は、分子がよく定義された対称性の回転軸(ポスナーを媒介とするニューラルプロセッシングの提案において必須の仮定)を欠き、非対称な動的アンサンブルとして存在するという最近の発見に異議を唱えられた。 続いて、非対称アンサンブル内の分子の絡み合った$^{31}$P核スピンのスピンダイナミクスについて調べる。 シミュレーションでは、別々のポスナー分子でベル状態で合成された2つの核スピンの絡み合いが、それまでの仮説よりもずっと早く、超細胞性神経細胞の処理には十分ではないことが示されている。 しかし、リン酸カルシウム二量体は驚くほど弾力性があり、数百秒間、絡み合った核スピンを保存できるため、その代わりに神経処理が行われる可能性が示唆されている。

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