論文の概要: Quantum Biology, Quantum Simulation and Quantum Coherent Devices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.14363v1
- Date: Tue, 18 Nov 2025 11:10:31 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-19 16:23:53.071792
- Title: Quantum Biology, Quantum Simulation and Quantum Coherent Devices
- Title（参考訳）: 量子生物学、量子シミュレーションおよび量子コヒーレントデバイス
- Authors: Rong-Hang Chen, Jing Dong, Wen Yang, Qing Ai, Gui-Lu Long,
- Abstract要約: 植物では、光合成は量子コヒーレンスを用いてエネルギー伝達の効率をほぼ100%向上させる。
近年の研究では、エネルギー伝達効率を高めるために、人工システムに量子コヒーレンスを導入している。
センシングを改善し、ナビゲーションタスクをサポートするために、様々な量子効果が適用されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.41692364413923
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Many living organisms can exploit quantum mechanical effects to gain distinct biological advantages. In plants, photosynthesis uses quantum coherence to achieve near 100% efficiency in energy transfer. With advances in experimental techniques, two-dimensional electronic spectroscopy can reveal dynamic processes such as coherence and coupling within a system, and it plays an important role in studying energy transfer in photosynthesis. On the theory side, methods such as the generalized Bloch-Redfield theory and the hierarchical equations of motion are used to model photosynthetic systems. Quantum simulation, as a high-efficiency and low-complexity approach, has also made progress across various platforms in the study of photosynthesis. In recent years, a series of studies has introduced quantum coherence into artificial systems to enhance energy transfer efficiency, laying the groundwork for the design of coherent devices with efficient energy transport. Birds can use the weak geomagnetic field and spin-dependent chemical reactions to detect direction. Theoretical frameworks for animal navigation include magnetite-based mechanisms, magnetoreceptor genes, and the radical-pair mechanism. Quantum simulations of navigation have also advanced on multiple platforms. Inspired by animal navigation, diverse quantum effects have been applied to improve sensing and to support navigation tasks. This paper presents a comprehensive review of progress on quantum coherence in photosynthesis and avian navigation, along with related theoretical methods, quantum simulation approaches, and research on quantum coherent devices.
- Abstract（参考訳）: 多くの生物は、異なる生物学的利点を得るために量子力学的効果を利用することができる。
植物では、光合成は量子コヒーレンスを用いてエネルギー伝達の効率をほぼ100%向上させる。
実験技術の進歩により、2次元電子分光法は系内のコヒーレンスやカップリングのような動的過程を明らかにすることができ、光合成におけるエネルギー移動の研究において重要な役割を果たす。
理論面では、一般化されたブロッホ・レッドフィールド理論や階層的な運動方程式のような手法が光合成系をモデル化するために用いられる。
量子シミュレーションは、高効率かつ低複雑さのアプローチとして、光合成の研究において様々なプラットフォームで進展している。
近年、エネルギー伝達効率を高めるために人工システムに量子コヒーレンスを導入し、効率的なエネルギー輸送を持つコヒーレントデバイスの設計の基礎を築いた。
鳥は弱い地磁気場とスピン依存の化学反応を使って方向を検出することができる。
動物ナビゲーションの理論的枠組みには、マグネタイト系機構、磁気受容体遺伝子、ラジカル対機構などがある。
ナビゲーションの量子シミュレーションも複数のプラットフォームで進歩している。
動物ナビゲーションにインスパイアされた様々な量子効果は、センシングを改善し、ナビゲーションタスクをサポートするために応用されている。
本稿では,光合成と鳥類の航法における量子コヒーレンス(quantum coherence)の進展と関連する理論手法,量子シミュレーション手法,量子コヒーレントデバイスの研究について概説する。
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