Компьютерное моделирование переноса заряда в молекуле ДНК в рамках простой модели открытой квантовой системы

Исследована предложенная ранее Скуртисом и Нитцаном и обобщенная в данной работе квантово-статистическая модель переноса заряда по фрагменту искусственного ДНК. В рамках предлагаемой модели проведено численное моделирование транспорта заряженного носителя с учетом двух различных диссипативных процессов, включая захват носителя окружающей средой и декогеренцию его квантово-волнового движения за счет воздействия со стороны стохастических полей окружения. Взаимодействие носителя с окружением регулируется небольшим набором феноменологических параметров численные значения которых варьируются в процессе моделирования. Наблюдаемые характеристики движения заряда по молекуле ДНК сравниваются с решением квантового основного уравнения Коссаковского–Линдблада–Глаубера–Сударшана (далее уравнение Линдблада) для матрицы плотности носителя с использованием программы Lindblad MPO Solver. Полученные в этом подходе результаты численного анализа модели согласуются с экспериментальными наблюдениями и демонстрируют два режима движения заряженного носителя, предположительно – туннельный и прыжковый, в коротких и длинных фрагментах ДНК, соответственно. В заключении кратко обсуждаются основные концепции теории непрерывного измерения, декогеренции и суперотбора для открытых квантовых систем и перспективы их применения для дальнейшего изучения переноса заряда в молекуле ДНК.