物理学家早就知道,植物和细菌能高效的将太阳光转化为化学能。但直到最近,他们才发现这一过程背后的分子机器依靠的是量子机制。量子态非常脆弱,物理学家维持量子态一段时间需要一个受控的低温环境,没人能解释活生物体内温暖潮湿的环境如何能长时间维持量子态。
根据发表在预印本网站 arXiv 上的最新研究,Vermont 大学的物理学家给出了一个答案:太阳光收集背后的过程混合了量子物理和经典物理,它可能代表了一个全新形式的计算。光收集系统的量子过程发生在 Fenna-Matthews-Olson(FMO)色素蛋白上,嵌入在色素蛋白结构上的是将光能转化为化学能的反应中心。当光撞击 FMO 蛋白, 能量在抵达反应中心前必须通过蛋白质的矩阵网络传播,不过思议的是,传输过程几乎是零损耗,效率接近 100%。能量传输过程不可能属于经典物理,物理学家推测其中涉及到类似量子芝诺效应的效应,防止量子态在抵达反应中心前塌陷。