El objetivo de esta estancia es trabajar con el grupo del profesor Martin Plenio en un nuevo campo de investigación denominado como biología cuántica. Dentro de este campo se estudia por ejemplo porque la fotosíntesis tiene una eficiencia cercana al 100% en el trasporte de energía que tiene lugar dentro de las plantas.

Este proceso se inicia con la absorción de fotones en un tipo de moléculas clorofílicas conocidas como pigmentos que actúan como una antena receptora en las plantas. Tras la absorción se genera un estado molecular excitado (excitón), que se propaga sin perdidas hacia una estructura conocida como centro de reacción.

Es aquí donde la energía transportada en forma de excitón se usa para liberar un electrón que desempeña un papel relevante en los ciclos posteriores, ya que generará la diferencia de potencial necesaria para, por ejemplo, realizar el proceso de oxidación del agua que tiene lugar en la fotosíntesis.

En los últimos años se ha producido un giro inesperado en la interpretación de estos fenómenos de transporte favorecidos por las observaciones experimentales que distintos grupos han venido mostrando desde 2007 y que apuntan hacia la presencia de coherencia cuántica en la transferencia excitónica (EET) de diferentes complejos fotosintéticos.

Entender los principios físicos que están presentes en estos sistemas, y en particular la posible relevancia de los efectos cuánticos, puede tener un gran impacto tecnológico a la hora de desarrollar nuevos prototipos y/o aumentar la eficiencia de los dispositivos diseñados transportar/almacenar energía a escala mesoscópica.

El objetivo de esta estancia es estudiar las bases físicas que sustentan la observación de coherencia cuántica en EET. Realizaremos una modelización y simularemos de forma eficiente la dinámica de complejos moleculares tipo sujetos a la influencia de ruido no Markoviano. Caracterizaremos la coherencia cuántica en sistemas biológicos a través de espectroscopia lineal y no lineal, calculadas a partir de dinámica exacta, usando técnicas de DMRG, y por último utilizaremos la transformación wavelet en espectroscopía no lineal para caracterizar la coherencia cuántica en distintos sistemas biológicos.

Dentro de los sistemas biológicos que estudiaremos, destaca la el complejo fotosintético de la bacteria púrpura, el denominado FMO, así como otro tipo de materiales no biológicos donde también se han observado coherencias cuánticas como son los polímeros conjugados.