Clarifying quantum limits in biomolecules by utilizing entangled photons generated from protein bound cofactor modeled on orange carotenoid protein
Project goals
Searching for quantum effects in biology is a grand topic of biophysics. On one hand, there are suggestions for quantum effects on such a macroscopic scale as a human brain; on the other hand, there are heated disputes over tiny localized intramolecular processes in proteins. There are experimental implications that certain quantum effects such as charge or exciton delocalization can indeed be purposely enhanced by the protein environment. Those are e.g. unusually long-lasting coherences observed by 2D spectroscopy in light-harvesting antennas of plants. Unfortunately, it has turned out that it is difficult to assess if the observed oscillations are genuine quantum effects. For assessing how “quantum” the nature of any molecular process is, we are missing “Occam’s razor” techniques. Here I propose that utilizing the deep connection between quantum decoherence and the entanglement collapse might provide such a tool. Generating and analyzing entangled bi-photons generated from chromophores in proteins (such as OCP) should provide direct insight into quantum effects in Biosystems.
Keywords
Quantum coherenceentanglementphotosynthesisbiophysicsfemtosecondspectroscopymolecular biologyphotoreceptor
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
—
Call for proposals
SGA0202100006
Main participants
Extreme Light Infrastructure ERIC (ELI ERIC)
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
21-09692M
Alternative language
Project name in Czech
Stanovení kvantových limitů v biomolekulách pomocí entanglovaných fotonů generovaných z navázaného kofaktorů, modelováno na OCP proteinu.
Annotation in Czech
Otázka, zda je kvantová fyzika klíčová pro pochopní života, je královská disciplína biofyziky. Někteří renomovaní fyzici věří v kvantové efekty na tak makroskopických měřítcích, jako je celý lidský mozek, na druhou stranu jsou vedeny spory o kvantové povaze drobných intramolekulárních jevů v proteinech. Existují experimentální argumenty, že některé kvantové efekty, jako je delokalizace náboje nebo vzbuzeného stavu, jsou v proteinech skutečné zesíleny. Jde například o nečekaně dlouhé koherence pozorované ve světlo-sběrných komplexech rostlin pomocí 2D spektroskopie. Bohužel se ukázalo, že je velmi obtížné posoudit, zda pozorované oscilace jsou autenticky kvantový efekt. Zdá se, že na posouzení toho, zda máme či nemáme dočinění s kvantovou koherencí, nám schází správná Occamova břitva. Zde překládám, že využití fundamentální spojitosti mezi kvantovou dekoherencí a ztrátou provázanosti entanglovaných fotonů, muže poskytnou techniku na posouzení těchto otázek. Generace a analýza entanglovaných fotonů z OCP proteinu by měla osvětlit povahu kvantových jevů v biosystémech.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2021
Realization period - end
Dec 31, 2025
Project status
K - Ending multi-year project
Latest support payment
Jul 9, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GM-R
Data delivery date
Feb 21, 2025
Finance
Total approved costs
24,559 thou. CZK
Public financial support
24,270 thou. CZK
Other public sources
289 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
24 559 CZK thou.
Public support
24 270 CZK thou.
98%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Physical chemistry
Solution period
01. 01. 2021 - 31. 12. 2025