光合作用作为地球上最重要的生物过程之一,为各种生物提供了赖以生存的基础,因此理解其背后的物理机制有着重要的意义。在光合作用的原初反应阶段,光能被捕光色素-蛋白复合物吸收,然后转化为电子激发能量并在色素分子构成的网络中以高达90%以上的效率转移至反应中心。近年来发展起来的二维电子光谱的实验技术在多种捕光色素-蛋白复合物中都发现了长时的量子拍现象,表明量子相干性可能对这种高效的能量转移起着重要的作用。为了研究光合作用色素-蛋白复合物中能量转移的量子动力学问题,理论上需要用到量子耗散动力学的方法。本文介绍了我们对级联方程的进一步拓展,发展了广义量子动力学展开的理论研究方法,以及对实际的捕光色素-蛋白复合物体系进行的数值计算和分析等方面的工作。本文主要内容如下:(1)在第一章,我们回顾了光合作用色素-蛋白复合物中能量转移问题的研究背景,并给出了本论文的一个基本的研究思路。(2)在第二章,我们简要介绍了光合作用中光捕获阶段的能量转移过程的物理图像,以及本文中研究的几种捕光色素-蛋白复合物,并回顾了量子开放系统的一些基本概念和应用在光合作用体系能量转移过程中的一些常见的理论和实验研究方法。(3)在第三章,我们讨论了量子耗散动力学中的一种严格的方法——级联方程(HEOM)。为了解决传统的级联方程难以处理低温和幂律衰减这类慢的环境的问题,我们通过引入正交完备基来对时间关联函数进行展开并得到了拓展的级联方程(extended HEOM)。通过研究高温经典噪声和零温量子噪声下的自旋玻色体系,我们验证了拓展的级联方程的可靠性。(4)在第四章,我们利用级联方程给出的形式严格的矩阵描述,对两团簇体系发展了广义量子动力学展开(GQKE)的方法。在局域团簇平衡初态下,我们验证了二阶的GQKE速率回复到MCFT的结果,并且能计算出每对团簇之间高阶的修正。而在系统环境分离初态下,节点的速率矩阵和动力学表明了团簇内和团簇间的时标分离现象的存在。(5)在第五章,我们利用级联方程给出的形式严格的矩阵描述,进一步把GQKE方法拓展到了多团簇体系。考虑到能量传输网络的空间不均匀性,我们定义了来自子网络的多团簇协作导致的修正,并且发现每一对速率都能通过累加这些修正逐渐收敛。我们在FMO和LHCⅡ这两种捕光色素-蛋白复合物上验证了 GQKE的可靠性。(6)在第六章,我们讨论了团簇的划分并提出了最小模型的分析方法。在最小模型分析方法里,我们基于节点到节点的速率矩阵,通过末态确定出能量传输网络最小的团簇数目,并得到相应的有空间交叠的量子动力学团簇,且其交叠确定了起着重要作用的枢纽节点。我们以FMO和LHCⅡ展示了最小模型分析的流程并验证了其可靠性。(7)最后在第七章我们给出了总结和展望。