論文の概要: Is animal magnetoreception quantum? A perspective from the energy resolution limit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.07186v1
- Date: Sun, 22 Sep 2024 19:57:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-10-31 21:46:48.769407
- Title: Is animal magnetoreception quantum? A perspective from the energy resolution limit
- Title（参考訳）: 動物の磁気受容は量子的か?エネルギー分解限界の観点から
- Authors: I. K. Kominis, E. Gkoudinakis,
- Abstract要約: 超伝導量子干渉デバイスのような多くの磁気センサは、エネルギー分解能の限界を満たすことが示されている。
この制限は、センサの磁気感度が時間とともにエネルギーの積に変換されると、プランク定数によって下界されることを示している。
ここでは、生物磁気センサ、特に動物が磁場を感知すると考えられる3つの磁気受容機構について検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A large number of magnetic sensors, like superconducting quantum interference devices, optical pumping and nitrogen vacancy magnetometers, were shown to satisfy the energy resolution limit. This limit states that the magnetic sensitivity of the sensor, when translated into a product of energy with time, is bounded below by Planck's constant, $\hbar$. This bound implies a fundamental limitation as to what can be achieved in magnetic sensing. Here we explore biological magnetometers, in particular three magnetoreception mechanisms thought to underly animals' geomagnetic field sensing: the radical-pair, the magnetite and the MagR mechanism. We address the question of how close these mechanisms approach the energy resolution limit. At the quantitative level, the utility of the energy resolution limit is that it informs the workings of magnetic sensing in model-independent ways, and thus can provide subtle consistency checks for theoretical models and estimated or measured parameter values, particularly needed in complex biological systems. At the qualitative level, the closer the energy resolution is to $\hbar$, the more \enquote{quantum} is the sensor. This offers an alternative route towards understanding the quantum biology of magnetoreception. It also quantifies the room for improvement, illuminating what Nature has achieved, and stimulating the engineering of biomimetic sensors exceeding Nature's magnetic sensing performance.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子干渉装置、光ポンピング、窒素空洞磁力計など、多くの磁気センサがエネルギー分解能の限界を満たすことが示されている。
この制限は、センサの磁気感度が時間とともにエネルギーの積に変換されると、プランク定数$\hbar$によって下界されることを示している。
この境界は、磁気センシングにおいて何が達成できるかに関する基本的な制限を意味する。
ここでは、生物磁気センサ、特に動物が磁場を感知すると考えられる3つの磁気受容機構(ラジカル対、マグネタイト、マグネタイト)を探索する。
これらのメカニズムがどの程度エネルギー分解能限界に近づいたかという問題に対処する。
定量的レベルでは、エネルギー分解限界の有効性は、モデルに依存しない方法で磁気センシングの動作を知らせ、理論的モデルと、特に複雑な生物学的システムで必要とされる推定または測定されたパラメータ値の微妙な整合性チェックを提供することができることである。
定性的レベルでは、エネルギー分解能が$\hbar$に近づくほど、より‘enquote{quantum} はセンサーとなる。
これは磁気受容の量子生物学を理解するための代替ルートを提供する。
また、改良の余地を定量化し、ネイチャーが達成したことを照明し、ネイチャーの磁気センシング性能を超えるバイオミメティクスセンサーの工学を刺激する。
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