論文の概要: Excitonic Coupling and Photon Antibunching in Venus Yellow Fluorescent Protein Dimers: A Lindblad Master Equation Approach
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.14233v2
- Date: Tue, 16 Sep 2025 17:40:25 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-18 20:48:02.209605
- Title: Excitonic Coupling and Photon Antibunching in Venus Yellow Fluorescent Protein Dimers: A Lindblad Master Equation Approach
- Title（参考訳）: 黄色蛍光タンパク質二量体における励起結合と光子アンチバンチング : リンドブラッドマスター方程式による研究
- Authors: Ian T. Abrahams,
- Abstract要約: 強い励起結合と光子アンチバンチング(AB)は、金星の黄色蛍光タンパク質二量体で一緒に観察されている。
この共存の意味を研究するために、金星の二量体人口動態はリンドブラッドのマスター方程式の枠組みの中でモデル化される。
極低温冷却は、超高速ゲート操作に必要な状態までコヒーレンス時間を延長し、蛍光タンパク質二量体が生物にインスパイアされた量子ビットのプラットフォームとして実行可能なことを示唆している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Strong excitonic coupling and photon antibunching (AB) have been observed together in Venus yellow fluorescent protein dimers and currently lack a cohesive theoretical explanation. In 2019, Kim et al. demonstrated Davydov splitting in circular dichroism spectra, revealing strong J-like coupling, while antibunched fluorescence emission was confirmed by combined antibunching--fluorescence correlation spectroscopy (AB/FCS fingerprinting). To investigate the implications of this coexistence, Venus dimer population dynamics are modeled within a Lindblad master equation framework, justified by the separation of characteristic coupling, dephasing, and thermal relaxation rates. Simulations predict rapid decoherence, yielding bright/dark state mixtures consistent with antibunched fluorescence emission at room temperature. Thus, excitonic coupling and photon AB are reconciled without invoking long-lived quantum coherence. More broadly, fluorescent proteins emerge as tractable model systems for probing evolutionary pressures on chromoprotein photophysics and quantum dynamics. Cryogenic cooling may extend coherence time into the regime required for ultrafast gate operations, suggesting fluorescent protein dimers as a viable platform for bio-inspired qubits.
- Abstract（参考訳）: 強い励起結合と光子アンチバンチング(AB)は金星の黄色蛍光タンパク質二量体で一緒に観測されており、現在は密着的な理論的な説明がない。
2019年、キムらはダヴィドフが円二色性スペクトルで分裂し、強いJ様結合が明らかとなり、アンチバンチ蛍光分光法(AB/FCSフィンガープリント法)によって反バンチ蛍光発光が確認された。
この共存の意義を解明するために、Venus dimer population dynamics はリンドブラッド・マスター方程式の枠組みの中でモデル化され、特性結合、デフォーカス、熱緩和率の分離によって正当化される。
シミュレーションは急激なデコヒーレンスを予測し、室温でのアンチバンチ蛍光発光と整合した明るい/暗い状態の混合物を生成する。
したがって、励起結合と光子ABは長寿命の量子コヒーレンスを引き起こすことなく分解される。
より広義には、蛍光タンパク質は、クロマトプロテイン光物理と量子力学の進化的な圧力を探索するための、抽出可能なモデル系として出現する。
極低温冷却は、超高速ゲート操作に必要な状態までコヒーレンス時間を延長し、蛍光タンパク質二量体が生物にインスパイアされた量子ビットのプラットフォームとして実行可能なことを示唆している。
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