論文の概要: Quantum Information Flow in Microtubule Tryptophan Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.02868v1
• Date: Mon, 02 Feb 2026 22:23:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-04 18:37:15.113851
• Title: Quantum Information Flow in Microtubule Tryptophan Networks
• Title（参考訳）: 微小管トリプトファンネットワークにおける量子情報の流れ
• Authors: Lea Gassab, Onur Pusuluk, Travis J. A. Craddock,
• Abstract要約: 超放射能成分は環境に迅速に相関関係を輸出し, サブ放射能成分はそれらを保持し, 漏れを遅くすることを示す。 これらの知見は、細胞骨格色調ネットワークにおける情報フローのリンドブラディアン画像を提供する。
• 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: Networks of aromatic amino acid residues within microtubules, particularly those formed by tryptophan, may serve as pathways for optical information flow. Ultraviolet excitation dynamics in these networks are typically modeled with effective non-Hermitian Hamiltonians. By extending this approach to a Lindblad master equation that incorporates explicit site geometries and dipole orientations, we track how correlations are generated, routed, and dissipated, while capturing both energy dissipation and information propagation among coupled chromophores. We compare localized injections, fully delocalized preparations, and eigenmode-based initial states. To quantify the emerging quantum-informational structure, we evaluate the $L_1$ norm of coherence, the correlated coherence, and the logarithmic negativity within and between selected chromophore sub-networks. The results reveal a strong dependence of both the direction and persistence of information flow on the type of initial preparation. Superradiant components drive the rapid export of correlations to the environment, whereas subradiant components retain them and slow their leakage. Embedding single tubulin units into larger dimers and spirals reshapes pairwise correlation maps and enables site-selective routing. Scaling to larger ordered lattices strengthens both export and retention channels, whereas static energetic and structural disorder suppresses long-range transport and reduces overall correlation transfer. These findings provide a Lindbladian picture of information flow in cytoskeletal chromophore networks and identify structural and dynamical conditions that transiently preserve nonclassical correlations in microtubules.
• Abstract（参考訳）: 微小管内の芳香族アミノ酸残基のネットワーク、特にトリプトファンによって形成されるものは、光情報の流れの経路として機能する。 これらのネットワークにおける紫外線励起ダイナミクスは、通常、有効でないエルミートハミルトン多様体でモデル化される。 このアプローチを、明示的なサイトジオメトリと双極子配向を含むリンドブラッドマスター方程式に拡張することにより、結合したクロロフォア間のエネルギー散逸と情報伝達の両方を捕捉しながら、相関が生成、経路化、散逸する様子をトラックする。 局所注射,完全非局在製剤,固有モードに基づく初期状態の比較を行った。 出現する量子情報構造を定量化するために,コヒーレンス,相関コヒーレンス,および選択したクロロフォアサブネットの内外対数ネガティビティの評価を行った。 その結果,情報フローの方向と持続性の両方が初期準備の種類に強く依存していることが判明した。 超放射能成分は環境に迅速に相関関係を輸出するが、亜放射能成分はそれらを保持し、漏れを遅くする。 単一チューリン単位をより大きな二量体に埋め込み、スパイラルはペアの相関写像を再現し、サイト選択的なルーティングを可能にする。 より大きな秩序格子へのスケーリングは、輸出チャネルと保持チャネルの両方を強化する一方、静的エネルギー障害と構造障害は長距離輸送を抑制し、全体的な相関移動を減少させる。 これらの知見は、細胞骨格色調ネットワークにおける情報フローのリンドブラディアン画像を提供し、微細管内の非古典的相関を過渡的に保存する構造的および動的条件を同定する。

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