Geri Dön

Quantum superposition phenomena in chemistry within the perspective of quantum information theory

Kuantum enformasyon teorisi perspektifinde kimyada kuantum üst üste binme olayları

  1. Tez No: 836727
  2. Yazar: MAHİR HÜSEYİN YEŞİLLER
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ÖZGÜR ESAT MÜSTECAPLIOĞLU, DR. ONUR PUSULUK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Koç Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 126

Özet

İlk kuantum devriminin ışığında, iki atom arasında örtüşen atomik orbitallerin kuantum üst üste binmeleri ile kovalent bağları açıklayarak kimyasal bağlama hakkındaki anlayışımızı geliştirdik. Öte yandan, ikinci kuantum devrimi, kuantum üst üste binme olgusunun ve onun özel bir hali olan kuantum ilintilerin, bazı fiziksel olayların derinlemesine anlaşılması için esas olduğunu ve yeni kuantum teknolojilerinde, enerji gibi, kaynak olarak kullanılabileceğini gösterdi. Bu tez, ikinci kuantum devrimini süren kuantum enformasyon teorisinin güncel araçlarını kullanarak kimyasal olayları derinlemesine anlamakta yeni bir perspektif sunmayı hedeflemektedir. İlk bölümde, orbital uyuşmazlığı kavramını gelişme aşamasında olan fermiyonik kuantum enformasyon teorisi perspektifinden tanıtarak, toplam orbital ilintilerini klasik ve kuantum parçalarına uygun bir şekilde ayrıştırdık. Üç arketipik molekül üzerindeki analizimiz, bazı durumlarda kuantum orbital ilintilerin klasik karşılıklarını aşabileceğini ve orbital dolaşıklığı olmadan bile var olabileceğini gösterdi. İkinci bölümde, kapalı bir çevrim oluşturan atom yapılarındaki elektronların delokalizyonundan kaynaklanan çok atomlu bir bağlama olayı olan aromatikliği araştırıyoruz. Bunun için, en basit tek halkalı aromatik moleküllerin $\pi$-elektronik yapılarındaki elektronların delokalizyonunu, örtüşen atomik orbitallerdeki üst üste binmenin bir nicellemesi olarak tanımlıyoruz. Bulgularımız, atomik orbitallerin biortogonal temsilinin bu moleküllerin aromatiklik sırasını doğru bir şekilde yakaladığını, ancak nonortogonal temsilin orbital örtüşmelerindeki üst üste binmeleri göz ardı ederek çoğunlukla yetersiz kaldığını gösteriyor.

Özet (Çeviri)

In light of the first quantum revolution, our understanding of chemical bonding was enhanced by explaining covalent bonds through a quantum superposition of overlapping atomic orbitals between two atoms. On the other hand, the second quantum revolution showed that quantum superposition and its special forms, such as quantum correlations, are essential for the deep understanding of some physical processes, and they can also be used as a resource, like energy, in emerging quantum technologies. This thesis aims to delve into understanding chemical phenomena using the latest tools of quantum information theory that drive the second quantum revolution. In the first part, we introduced the concept of orbital discord from the perspective of the fermionic quantum information theory, which enables us to present the first proper and additive decomposition of the total orbital correlations into its classical and quantum parts. Our analysis of three representative molecules showed that in some instances, quantum orbital correlations can surpass their classical counterparts and survive even without orbital entanglement. In the second part, we investigate the concept of aromaticity, a multi-atom bonding phenomenon arising from the delocalization of electrons in closed-loop atom structures. To do that, we describe the delocalization of electrons in the $\pi$-electronic structures of archetypal monocyclic aromatic molecules as the superposition in overlapping atomic orbitals. Our findings reveal that the biorthogonal representation of atomic orbitals accurately captures the aromaticity order of these molecules, whereas its superposition in nonorthogonal representation mostly falls short due to neglecting the overlaps between atomic orbitals.

Benzer Tezler

  1. Quantum aspects of molecular correlations in biological catalysis

    Biyolojik katalizde moleküler ilintilerin kuantum doğası

    ONUR PUSULUK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Biyofizikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KEREM CANKOÇAK

    PROF. DR. CEMSİNAN DELİDUMAN

  2. Spreading and transport properties of quantum walks

    Kuantum yürüyüşlerinin yayılım ve taşınım özellikleri

    İSKENDER YALÇINKAYA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Fizik ve Fizik MühendisliğiSabancı Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET ZAFER GEDİK

  3. Quantum random walk simulation using dependent random walk

    Bağımlı rastgele yürüyüş kullanılarak kuantum rastgele yürüyüş simülasyonu

    MERT KAŞİF CEYLAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    İstatistikOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    İstatistik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CEREN VARDAR ACAR

  4. Mimarlıkta bilimin yeri: Dekonstrüktif mimarlığa bir bakış

    The Position of science in architecture: A View to deconstructive architecture

    MERAL EKİNCİOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AYŞE ŞENTÜRER

  5. Klasik ve kuantum bilişim kuramının karşılaştırılması

    Comparison of classical and quantum information theory

    ZEKİ GÜLEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    GazetecilikMarmara Üniversitesi

    Gazetecilik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ŞEVKİ IŞIKLI