作为大自然自身的太阳能电池，植物通过光合作用将阳光转化为能量。关于这一过程如何利用量子系统奇异行为的新细节正在浮现，这可能带来捕获太阳可用光线的全新方法。
所有进行光合作用的生物都利用细胞中基于蛋白质的“天线”来捕获入射光，将其转化为能量，并将能量导向反应中心——释放电子并启动化学转化的关键触发分子。这些天线必须在两难之间取得平衡：它们必须足够宽广以吸收尽可能多的阳光，但又不能长得太大以至于损害自身将能量传递到反应中心的能力。
这就是量子力学发挥作用的地方。量子系统可以同时存在于多种不同状态的叠加或混合中。更重要的是，这些状态可以相互干涉——在某些点建设性地相加，在另一些点相减。如果进入天线的能量可以分解成精细的叠加并使其自身发生建设性干涉，那么它可以近乎 100% 的效率传输到反应中心。
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加州大学伯克利分校的化学家莫汉·萨罗瓦尔的一项新研究表明，某些天线——即在某种绿色光合细菌上发现的天线——确实做到了这一点。此外，附近的天线在它们之间分配入射能量，这不仅导致混合状态，而且导致在广阔（量子术语中）距离上纠缠的状态。多伦多大学的化学家格雷戈里·斯科尔斯在一项即将发表的研究中表明，一种海洋藻类也利用了类似的技巧。有趣的是，这些系统中的模糊量子态具有相对较长的寿命，即使它们存在于室温和复杂的生物系统中。在物理实验室的量子实验中，最轻微的干扰也会破坏量子叠加（或状态）。
这些研究标志着生物体利用奇异量子行为的首个证据。研究人员表示，更好地理解微生物学和量子信息的这种交叉点，可能会产生比当今光伏电池更高效的“生物量子”太阳能电池。
注意：本文最初印刷时的标题为《叶绿素的力量》。