Quantum superposition phenomena in chemistry within the perspective of quantum information theory
Kuantum enformasyon teorisi perspektifinde kimyada kuantum üst üste binme olayları
- Tez No: 836727
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖZGÜR ESAT MÜSTECAPLIOĞLU, DR. ONUR PUSULUK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- 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
- Quantum aspects of molecular correlations in biological catalysis
Biyolojik katalizde moleküler ilintilerin kuantum doğası
ONUR PUSULUK
Doktora
İngilizce
2018
Biyofizikİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEREM CANKOÇAK
PROF. DR. CEMSİNAN DELİDUMAN
- Spreading and transport properties of quantum walks
Kuantum yürüyüşlerinin yayılım ve taşınım özellikleri
İSKENDER YALÇINKAYA
Doktora
İngilizce
2016
Fizik ve Fizik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ZAFER GEDİK
- Quantum random walk simulation using dependent random walk
Bağımlı rastgele yürüyüş kullanılarak kuantum rastgele yürüyüş simülasyonu
MERT KAŞİF CEYLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
İstatistikOrta Doğu Teknik Üniversitesiİstatistik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEREN VARDAR ACAR
- Mimarlıkta bilimin yeri: Dekonstrüktif mimarlığa bir bakış
The Position of science in architecture: A View to deconstructive architecture
MERAL EKİNCİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE ŞENTÜRER
- Klasik ve kuantum bilişim kuramının karşılaştırılması
Comparison of classical and quantum information theory
ZEKİ GÜLEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
GazetecilikMarmara ÜniversitesiGazetecilik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞEVKİ IŞIKLI