作為大自然自身的太陽能電池，植物透過光合作用將陽光轉化為能量。關於這一過程如何利用量子系統奇異行為的新細節正在浮現，這可能帶來捕獲太陽可用光線的全新方法。
所有進行光合作用的生物都利用細胞中基於蛋白質的“天線”來捕獲入射光，將其轉化為能量，並將能量導向反應中心——釋放電子並啟動化學轉化的關鍵觸發分子。這些天線必須在兩難之間取得平衡：它們必須足夠寬廣以吸收儘可能多的陽光，但又不能長得太大以至於損害自身將能量傳遞到反應中心的能力。
這就是量子力學發揮作用的地方。量子系統可以同時存在於多種不同狀態的疊加或混合中。更重要的是，這些狀態可以相互干涉——在某些點建設性地相加，在另一些點相減。如果進入天線的能量可以分解成精細的疊加並使其自身發生建設性干涉，那麼它可以近乎 100% 的效率傳輸到反應中心。
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加州大學伯克利分校的化學家莫漢·薩羅瓦爾的一項新研究表明，某些天線——即在某種綠色光合細菌上發現的天線——確實做到了這一點。此外，附近的天線在它們之間分配入射能量，這不僅導致混合狀態，而且導致在廣闊（量子術語中）距離上糾纏的狀態。多倫多大學的化學家格雷戈裡·斯科爾斯在一項即將發表的研究中表明，一種海洋藻類也利用了類似的技巧。有趣的是，這些系統中的模糊量子態具有相對較長的壽命，即使它們存在於室溫和複雜的生物系統中。在物理實驗室的量子實驗中，最輕微的干擾也會破壞量子疊加（或狀態）。
這些研究標誌著生物體利用奇異量子行為的首個證據。研究人員表示，更好地理解微生物學和量子資訊的這種交叉點，可能會產生比當今光伏電池更高效的“生物量子”太陽能電池。
注意：本文最初印刷時的標題為《葉綠素的力量》。