シカゴ大学のグレッグ・エンゲルとカリフォルニア大学のショール・ムカメルが実施した実験により、分子複合体「アンテナ」（クロロソーム）から反応中心へのエネルギー移動は量子コヒーレンス効果を使用して実行されることが示されました-量子力学の基本原理の1つ。これは、同時に複数の場所に（異なる確率で）同じ粒子が存在することを意味します。
70年前、クロロフィル分子の励起が特定のエネルギー移動経路に関連していることが発見されました。 数十年後、量子プロセスが関与すると予測されました。 2007年、同じGreg Engel率いる科学者グループが初めて分光法を使用して、 Fenn-Matthew-Olson複合体全体のクロロフィル分子の励起における量子コヒーレンスの直接的な証拠を得ました。 確かに、エネルギー伝達に対するコヒーレンスの効果を証明することはできませんでした。 懐疑論者は、それはある種の副作用であると言った。
Fenna-Matthew-Olson複合体（図中）には、8つのバクテリオクロロフィル分子（緑色で表示）、マグネシウム原子（赤色）およびタンパク質環境が含まれています。 この複合体は、クロロソームから反応中心へのエネルギー移動を提供します。
フェンナマシューオルソンコンプレックス
最後の実験では、科学者は分子にレーザーを照射し、クロロフィルの各グループの励起の大きさを正確に測定しました。その結果、エネルギー移動の経路を追跡し、エネルギー移動とクロロフィル分子の量子コヒーレンスの明確な数学的関係を見つけることができました。 これは、クロロフィル分子が互いに協調して作用し（それらの間で量子情報伝達が実行される）、最も効率的なルートに沿ってエネルギーを向けることを意味します。 おそらく、これは最終的に光合成の高効率を説明するものです。
ご覧のとおり、室温で生きた細胞内で量子凝集が可能です。 さらに、地球上の生物群集における光合成の重要性を考えると、量子効果は私たちの惑星の生命の基盤です。
Fenn-Matthew-Olson複合体のようなかさばる分子構造が量子力学を使用できる場合、どうしてこれを行うのかを学ばないのですか？ 科学者によると、量子コヒーレンスを植物と同じくらい効率的に管理する方法を学べば、これはより効率的な太陽電池パネルや、光の速度よりも速く情報を伝送できる量子コンピューターやその他のデバイスを作成するための大きな一歩になるでしょう。
専門家はまた、人体の細胞を含む他の生物学的プロセスにさまざまな量子効果が見られることを示唆しています。 これに関連して、量子科学という新しい科学分野の誕生について話す人もいます。
アメリカの科学者による実験結果は12月6日に全米科学アカデミーの議事録に 掲載されました。
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