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酶催化(hua)反应的(de)(de)神速是(shi)因为搭乘了(le)“量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)隧穿”的(de)(de)快(kuai)车(che)吗(ma)(ma)？光合作用中(zhong)的(de)(de)能量(liang)(liang)转移效率与“量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)相(xiang)干性(xing)”相(xiang)干吗(ma)(ma)？动物(wu)感知(zhi)磁场(chang)是(shi)纠缠的(de)(de)电子(zi)(zi)(zi)感知(zhi)到了(le)磁场(chang)朝向的(de)(de)变化(hua)？当我(wo)们闻到气味时(shi)，不仅(jin)是(shi)“闻到”了(le)气味分子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)形状，而且还“嗅到”了(le)它们化(hua)学键的(de)(de)振动频率？科学家在诸多生命过程中(zhong)都(dou)找到了(le)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)效应的(de)(de)证据(ju)。温暖嘈杂的(de)(de)生命没有(you)完全淹没微(wei)观世界(jie)的(de)(de)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)力学现象——愈(yu)反直觉(jue)，愈(yu)迷人。

　　撰文 | Catherine Offord

　　译者 | 韩若冰

　　

　　在(zai)谢菲尔德大(da)学的(de)(de)一个物理(li)实验室中，几百个光合细(xi)菌被置于两面(mian)相(xiang)距(ju)不到1微(wei)米的(de)(de)镜子之(zhi)间。物理(li)学家David Coles和(he)他的(de)(de)同事正在(zai)用(yong)(yong)(yong)白光照射这一充满微(wei)生物的(de)(de)空隙，他们可以通过(guo)改(gai)变镜子的(de)(de)间距(ju)来(lai)调节光在(zai)细(xi)胞(bao)周围弹(dan)射的(de)(de)方式(shi)。根据2017年发表的(de)(de)结果(guo)，这种复(fu)杂的(de)(de)设(she)置可以使光子与少数细(xi)胞(bao)中的(de)(de)光合作用(yong)(yong)(yong)结构发生物理(li)相(xiang)互作用(yong)(yong)(yong)，这一作用(yong)(yong)(yong)通过(guo)微(wei)调实验装置就(jiu)可以改(gai)变。

　　研究人(ren)员可以(yi)如此控制(zhi)细(xi)胞与(yu)光的(de)相互作(zuo)(zuo)用(yong)，这(zhei)本(ben)身就是一项成就。然而，对这(zhei)一发(fa)现更(geng)加惊(jing)人(ren)的(de)阐释出现在第二(er)年。Coles和(he)几位合作(zuo)(zuo)者在重新分析数据时发(fa)现，细(xi)菌和(he)光子之间相互作(zuo)(zuo)用(yong)的(de)性质比原始分析中(zhong)提出的(de)更(geng)为古怪。两篇论文(wen)的(de)共同作(zuo)(zuo)者、牛津大学物理学家Vlatko Vedral说：“一个(ge)似乎无可避免(mian)的(de)结论是，（我们(men)）间接(jie)真正目睹的(de)是量子纠缠。”

　　量子(zi)(zi)(zi)纠缠是指两个或多个粒子(zi)(zi)(zi)互相依存的(de)(de)状态(tai)，无(wu)论它们(men)之间(jian)的(de)(de)距(ju)离有多远。这是亚(ya)原子(zi)(zi)(zi)图景(jing)中(zhong)诸(zhu)多反直觉的(de)(de)特(te)性之一。在这幅图景(jing)中(zhong)，电(dian)子(zi)(zi)(zi)和光(guang)子(zi)(zi)(zi)这样的(de)(de)粒子(zi)(zi)(zi)同(tong)时表现为(wei)粒子(zi)(zi)(zi)和波，同(tong)时占据(ju)多重(zhong)位(wei)置和状态(tai)，并能(neng)越过(guo)看似不(bu)可(ke)穿(chuan)透的(de)(de)势(shi)垒(lei)。量子(zi)(zi)(zi)力学复杂的(de)(de)数学语言描述(shu)了(le)这种(zhong)尺(chi)度(du)上(shang)的(de)(de)过(guo)程，这样的(de)(de)过(guo)程也常(chang)常(chang)产生看似违反常(chang)识的(de)(de)效(xiao)应。正是使用这种(zhong)语言，Vedral和同(tong)事们(men)在谢菲尔德实验的(de)(de)数据(ju)中(zhong)检测到了(le)光(guang)子(zi)(zi)(zi)和细菌之间(jian)纠缠的(de)(de)特(te)征。

　　研(yan)究人(ren)员已(yi)(yi)经多次(ci)在(zai)无(wu)生(sheng)命物体中(zhong)证(zheng)明(ming)了纠(jiu)缠的(de)(de)存在(zai)：2017年有科学(xue)家(jia)报(bao)告(gao)称，他们设法保持了相隔1200公里的(de)(de)光(guang)子(zi)对之(zhi)间的(de)(de)相互(hu)依存性(xing)。但如果(guo)Vedral和(he)同事们的(de)(de)假设是正(zheng)确(que)的(de)(de)，也就是说，如果(guo)量子(zi)纠(jiu)缠现象也存在(zai)于细菌中(zhong)的(de)(de)话，那(nei)(nei)么这项(xiang)研(yan)究可能标志着人(ren)们第(di)一次(ci)在(zai)生(sheng)物体内观察到纠(jiu)缠，并(bing)(bing)且表明(ming)量子(zi)效应在(zai)生(sheng)物学(xue)中(zhong)并(bing)(bing)非像过去认为(wei)的(de)(de)那(nei)(nei)样罕见，从而为(wei)原本就已(yi)(yi)存在(zai)的(de)(de)证(zheng)据添砖加瓦(wa)。

　　在(zai)(zai)生命系统的(de)(de)(de)混乱世界中可(ke)能观察到量(liang)子(zi)(zi)现(xian)象，这(zhei)在(zai)(zai)历史上一直是一种边缘(yuan)的(de)(de)(de)观念。虽然量(liang)子(zi)(zi)理论准(zhun)确地描述(shu)了(le)(le)(le)构成所(suo)有物质的(de)(de)(de)单个粒(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)行为(wei)，但长久以来科(ke)学(xue)家们认为(wei)，数十(shi)亿粒(li)子(zi)(zi)在(zai)(zai)环境(jing)温(wen)度(du)下的(de)(de)(de)集(ji)体运动会淹没任何古怪的(de)(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)效应，并且大量(liang)粒(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)集(ji)体行为(wei)可(ke)以通过(guo)牛顿等人确立的(de)(de)(de)更为(wei)人熟(shu)知的(de)(de)(de)经典力学(xue)得到更好(hao)的(de)(de)(de)解释。的(de)(de)(de)确，量(liang)子(zi)(zi)现(xian)象的(de)(de)(de)研究(jiu)者通常会仅仅为(wei)了(le)(le)(le)消(xiao)除环境(jing)噪声，而在(zai)(zai)接(jie)近绝对零度(du)的(de)(de)(de)温(wen)度(du)下隔(ge)离(li)粒(li)子(zi)(zi)——这(zhei)一温(wen)度(du)下几乎所(suo)有的(de)(de)(de)粒(li)子(zi)(zi)运动都停止(zhi)了(le)(le)(le)。

　　萨里大(da)学理论物理学家Jim Al-Khalili说(shuo)：“环境越(yue)温(wen)暖(nuan)，背景噪(zao)音(yin)就越(yue)嘈杂，这些量(liang)子(zi)效(xiao)应(ying)也(ye)就会越(yue)快消失。” Al-Khalili是2014年一本名(ming)叫《神秘的量(liang)子(zi)生命》（Life on the Edge）的书的共(gong)同作者，这本书将量(liang)子(zi)生物学呈现(xian)给了普(pu)通读(du)者。“所以(yi)说(shuo)量(liang)子(zi)效(xiao)应(ying)竟然在(zai)(zai)细胞内部持续存(cun)在(zai)(zai)，这简直(zhi)是荒谬、反直(zhi)觉的。然而，如果它们确实存(cun)在(zai)(zai)——有很(hen)多证据显(xian)示在(zai)(zai)特(te)定现(xian)象(xiang)中量(liang)子(zi)效(xiao)应(ying)是存(cun)在(zai)(zai)的——那么生命一定在(zai)(zai)以(yi)一种特(te)别的方式在(zai)(zai)运作。”

　　支持Al-Khalili和Vedral的(de)(de)科学家(jia)群(qun)体正在(zai)不断壮大。他(ta)们主张(zhang)量子(zi)世界的(de)(de)效应可(ke)能会是阐释一些生物(wu)学中最大的(de)(de)谜团的(de)(de)核心(xin)所在(zai)，甚至可(ke)能受制于自然选(xuan)择，这些谜团涉及到酶催化(hua)效率、鸟类导航(hang)，乃(nai)至人的(de)(de)意识。

　　牛津大(da)学的物理(li)学家Chiara Marletto与Coles和Vedral合作研(yan)究关(guan)于(yu)细(xi)菌-量子纠缠(chan)的论(lun)文，她说(shuo)：“整个领(ling)域(yu)都试图证明这(zhei)(zhei)一点，即不仅量子理(li)论(lun)适(shi)用于(yu)这(zhei)(zhei)些生物系(xi)统，而且测试这(zhei)(zhei)些系(xi)统是(shi)否利用量子物理(li)来(lai)发挥(hui)其功能也(ye)是(shi)有可能的。”

　　1生物学基本反应中的量(liang)子效(xiao)应

　　到20世纪(ji)80年代(dai)中期(qi)，加州大学(xue)伯克利分校的(de)生物(wu)化(hua)学(xue)家(jia)Judith Klinman确信，有关酶催化(hua)的(de)传(chuan)统解(jie)释是不完(wan)整的(de)。当代(dai)理(li)论(lun)认为，在(zai)(zai)形状匹配的(de)基础上，酶和底(di)物(wu)按照经典力学(xue)规(gui)律发生相互作用，将底(di)物(wu)聚集(ji)在(zai)(zai)其活性位点，并(bing)将分子(zi)结构(gou)的(de)过渡态稳定(ding)下来，从而将反应速率增加到万亿倍或(huo)更高。然而Klinman从酵母中提取酶进行(xing)体外实验后，得到了(le)奇怪的(de)结果。

　　在催化苄醇氧化成苯甲醛时，醇脱氢(qing)(qing)(qing)酶(mei)会将(jiang)氢(qing)(qing)(qing)原子(zi)从一(yi)个位置移到(dao)另一(yi)个位置。出(chu)乎意(yi)料的(de)(de)(de)是，当Klinman和她的(de)(de)(de)同事用较重的(de)(de)(de)同位素氘(dao)和氚替换底物中的(de)(de)(de)特定氢(qing)(qing)(qing)原子(zi)时，反应急剧减慢。虽(sui)然酶(mei)催化的(de)(de)(de)经典阐(chan)释(shi)可以(yi)包容适度的(de)(de)(de)同位素效应，但无法说(shuo)明Klinman观(guan)察(cha)到(dao)的(de)(de)(de)反应速率大幅度下降的(de)(de)(de)原因。她说(shuo)：“我们所观(guan)察(cha)到(dao)的(de)(de)(de)现(xian)象与现(xian)有理论存在偏(pian)离。”

　　她的团队一(yi)(yi)直在探究，后来在1989年(nian)，他(ta)们以流传于酶研究圈子(zi)的想法(fa)为基础(chu)，发表了一(yi)(yi)种(zhong)解释：催化反应(ying)涉及一(yi)(yi)种(zhong)称(cheng)为隧(sui)穿(chuan)效应(ying)的量子(zi)“戏法(fa)”。Al-Khalili解释说(shuo)，量子(zi)隧(sui)穿(chuan)好(hao)比踢(ti)足球(qiu)穿(chuan)过一(yi)(yi)座山，这里的足球(qiu)就是电(dian)子(zi)或其他(ta)粒子(zi)，而(er)(er)山就是阻(zu)碍反应(ying)发生(sheng)的能(neng)量势垒。“在经典世界，你(ni)需(xu)要狠踢(ti)一(yi)(yi)脚才能(neng)让球(qiu)翻过山到(dao)达另一(yi)(yi)边(bian)。而(er)(er)在量子(zi)世界，你(ni)无需(xu)这么做。球(qiu)可以升到(dao)半路，凭空(kong)消失(shi)，再从另一(yi)(yi)边(bian)出(chu)现。”

　　

　　传(chuan)统的酶催化理(li)论认(ren)为，蛋白质通过降低(di)活化能来加(jia)速反应(ying)。但是一些研(yan)究人员认(ren)为，一种(zhong)被(bei)称为隧穿效(xiao)应(ying)的量子(zi)“戏法(fa)”也发(fa)挥着作用，并且(qie)酶活性位点的结构可能已(yi)经进化到(dao)能够利用这种(zhong)现(xian)象(xiang)。| 图片来源： LUCY READING-IKKANDA  

　　图(tu)中横轴(zhou)表示反应过程，纵轴(zhou)表示能量(liang)。

　　曲线(xian)A：能(neng)(neng)量势垒(lei)（称为活(huo)化(hua)能(neng)(neng)）阻止许多化(hua)学反应(ying)自发(fa)地进行。

　　曲线B：酶稳定了允许(xu)反应（例如分子内氢原子的(de)运动）发生的(de)中间或“过渡”状(zhuang)态，从(cong)而降低(di)了该势垒。

　　曲(qu)线C：在(zai)量子隧穿过(guo)程中，粒子会以一定的概率瞬间穿过(guo)势垒。如(ru)果分子内的粒子通(tong)过(guo)量子隧穿转(zhuan)移，则可(ke)以绕过(guo)中间态。

　　Klinman的(de)(de)团队在那篇文(wen)章(zhang)和(he)后来的(de)(de)论(lun)文(wen)中提(ti)(ti)出，在苄(bian)醇氧化和(he)许多(duo)其(qi)他(ta)反应(ying)的(de)(de)催化过程中，氢转(zhuan)移会(hui)(hui)在隧穿(chuan)效(xiao)应(ying)的(de)(de)帮助下进行(xing)。这有助于解释为什(shen)么(me)氘(dao)和(he)氚常(chang)常(chang)会(hui)(hui)阻碍反应(ying)发生(sheng)(sheng)——更重的(de)(de)粒(li)子(zi)更难(nan)以产(chan)生(sheng)(sheng)隧穿(chuan)效(xiao)应(ying)，从而(er)也会(hui)(hui)使同(tong)分子(zi)中的(de)(de)其(qi)他(ta)粒(li)子(zi)更难(nan)产(chan)生(sheng)(sheng)隧穿(chuan)效(xiao)应(ying)。Al-Khalili 说，Klinman小组观察到的(de)(de)效(xiao)应(ying)此后被其(qi)他(ta)实验室(shi)在多(duo)种酶(mei)中进行(xing)了复制，这些效(xiao)应(ying)为生(sheng)(sheng)物系统中的(de)(de)量子(zi)效(xiao)应(ying)“假(jia)说”提(ti)(ti)供了最强(qiang)有力的(de)(de)证据。

　　虽然(ran)现在人(ren)(ren)们普(pu)遍认为生(sheng)物催(cui)(cui)化(hua)(hua)中会发生(sheng)隧穿效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)，但对(dui)于其重要(yao)程度以及是(shi)否可(ke)能(neng)受自(zi)然(ran)选(xuan)择影响，研究(jiu)者之间出现了分歧。例如，科罗拉多州立大(da)学的(de)(de)化(hua)(hua)学家Richard Finke表(biao)明，无论酶是(shi)否存(cun)在，一些(xie)(xie)反应(ying)(ying)都会表(biao)现出相(xiang)似程度的(de)(de)同位素效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)，这表(biao)明酶不太可(ke)能(neng)经过(guo)(guo)了特别(bie)的(de)(de)进化(hua)(hua)适应(ying)(ying)来增(zeng)强其催(cui)(cui)化(hua)(hua)的(de)(de)反应(ying)(ying)中的(de)(de)隧穿效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)。目前还不清楚隧穿效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)能(neng)在多大(da)程度上加速反应(ying)(ying)；一些(xie)(xie)研究(jiu)人(ren)(ren)员认为，在主要(yao)由(you)经典(dian)力学支(zhi)配的(de)(de)过(guo)(guo)程中，这种影响通常只能(neng)产生(sheng)微小的(de)(de)推动作(zuo)用。

　　Klinman认为(wei)，酶(mei)(mei)的(de)隧(sui)穿效应(ying)(ying)要远为(wei)根本。她表示，酶(mei)(mei)可以(yi)(yi)创造非常精确和(he)紧凑的(de)活性(xing)位点结构(gou)以(yi)(yi)促进(jin)隧(sui)穿效应(ying)(ying)。例(li)如在催化反应(ying)(ying)期间(jian)，酶(mei)(mei)会改变构(gou)象以(yi)(yi)使氢供(gong)体(ti)(ti)和(he)受体(ti)(ti)位点足(zu)够接近(jin)——相距约(yue)0.27纳米以(yi)(yi)内——以(yi)(yi)促进(jin)隧(sui)穿效应(ying)(ying)。

　　为了探究这个想(xiang)法，她的(de)团队(dui)改变(bian)(bian)酶的(de)活性(xing)位点，并观察反(fan)应(ying)(ying)速(su)率(lv)和同位素效应(ying)(ying)如(ru)何在(zai)体(ti)外发生变(bian)(bian)化(hua)。例如(ru)在(zai)今年(nian)早些时(shi)候，该(gai)团队(dui)创造了一种底物略(lve)微错(cuo)位的(de)大豆脂氧合(he)酶，这种错(cuo)位应(ying)(ying)该(gai)不利于(yu)氢(qing)的(de)隧穿效应(ying)(ying)。与(yu)野生型相比，突变(bian)(bian)酶的(de)催化(hua)能力低了四个数量级，并且(qie)对用(yong)氘取代氢(qing)更加(jia)敏(min)感(gan)。

　　研(yan)究(jiu)人员仍(reng)在(zai)量化隧穿效应(ying)在(zai)催化中的(de)(de)作用，Klinman强(qiang)调(diao)使用多种方法(fa)（包括(kuo)诱变(bian)和(he)计算(suan)建模(mo)）的(de)(de)重要性(xing)，以(yi)确切了解(jie)蛋白质如何加速(su)反应(ying)。实验性(xing)的(de)(de)酶进化，即研(yan)究(jiu)者(zhe)反复(fu)选(xuan)择蛋白质以(yi)提高其(qi)催化能(neng)力(li)，也可以(yi)为隧穿效应(ying)的(de)(de)贡献(xian)提供(gong)见解(jie)，尽管近期的(de)(de)相关尝(chang)试中至少有一(yi)(yi)项尚(shang)无定(ding)论。去年，一(yi)(yi)个研(yan)究(jiu)催化氢(qing)转移反应(ying)的(de)(de)酶的(de)(de)团队报告说，在(zai)整个进化过(guo)程中，量子隧穿效应(ying)“并(bing)未观察到有显著的(de)(de)变(bian)化”。

　　

　　这场(chang)辩(bian)论(lun)呼应了另一(yi)场(chang)正在(zai)(zai)进行的(de)对话，那就(jiu)是(shi)关(guan)于(yu)量子(zi)(zi)现象(xiang)对于(yu)地球上(shang)(shang)另一(yi)种重(zhong)(zhong)要(yao)的(de)生(sheng)物学过程(cheng)——光合(he)(he)作用——的(de)功能(neng)上(shang)(shang)的(de)重(zhong)(zhong)要(yao)性(xing)。正当(dang)Vedral和同事探究(jiu)细菌的(de)光合(he)(he)作用结构是(shi)否会与光子(zi)(zi)纠(jiu)缠(chan)时，其他(ta)团队也在(zai)(zai)研(yan)究(jiu)，另一(yi)种量子(zi)(zi)效应会如何有助于(yu)将光合(he)(he)能(neng)量转(zhuan)移的(de)效率最(zui)大化(hua)。

　　在植物和某(mou)些微生物的光捕获反应期(qi)间(jian)，光子(zi)激发叶绿(lv)素分子(zi)中(zhong)包含的电子(zi)，以产(chan)生一(yi)(yi)种称为激子(zi)的实(shi)体。这些激子(zi)继而从一(yi)(yi)个叶绿(lv)素分子(zi)转移到下(xia)一(yi)(yi)个，直到抵达反应中(zhong)心，也就是一(yi)(yi)簇可以捕获和贮存其(qi)能(neng)量的蛋白质。

　　

　　在植(zhi)物和某些微(wei)生物的(de)(de)光(guang)捕获反应(ying)期间(jian)，光(guang)子(zi)激(ji)(ji)发叶绿素分子(zi)中(zhong)包(bao)含(han)的(de)(de)电(dian)子(zi)，以(yi)产(chan)生被(bei)称(cheng)为(wei)激(ji)(ji)子(zi)（Exciton）的(de)(de)结(jie)构——这(zhei)(zhei)是(shi)一(yi)(yi)种包(bao)含(han)激(ji)(ji)发态电(dian)子(zi)及其留下的(de)(de)带(dai)正(zheng)电(dian)荷的(de)(de)空(kong)穴的(de)(de)实(shi)体。这(zhei)(zhei)个激(ji)(ji)子(zi)继而从一(yi)(yi)个叶绿素分子(zi)转(zhuan)移(yi)到(dao)下一(yi)(yi)个，直(zhi)到(dao)抵达(da)被(bei)称(cheng)为(wei)反应(ying)中(zhong)心（Reaction center）的(de)(de)蛋(dan)白复合体。根(gen)据该过程的(de)(de)传统或“非相干”模型，激(ji)(ji)子(zi)到(dao)反应(ying)中(zhong)心的(de)(de)路径或多或少(shao)是(shi)随机(ji)的(de)(de)。因为(wei)在转(zhuan)移(yi)过程中(zhong)能量会丢失(shi)，所以(yi)这(zhei)(zhei)样的(de)(de)路径说(shuo)到(dao)底是(shi)不经济(ji)的(de)(de)。| 图片来(lai)源： LUCY READING-IKKANDA

　　激子(zi)在(zai)(zai)转移(yi)时会失去能(neng)(neng)(neng)量，这(zhei)意味着它(ta)们在(zai)(zai)叶绿素分(fen)子(zi)之间绕(rao)路越多，到(dao)达反应(ying)中(zhong)心的能(neng)(neng)(neng)量就(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)越少。数十(shi)年前物理学(xue)家曾提(ti)出，如果转移(yi)过(guo)程是量子(zi)相干的，那(nei)么这(zhei)种浪费就(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)可能(neng)(neng)(neng)被逆(ni)转。也(ye)就(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)是说(shuo)，如果激子(zi)能(neng)(neng)(neng)以波而非(fei)粒子(zi)的形式(shi)运动，它(ta)们就(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)可以同(tong)时尝试所有能(neng)(neng)(neng)抵达反应(ying)中(zhong)心的路径，并选取(qu)最高效的一条。

　　

　　与传(chuan)统(tong)模(mo)型相反，如(ru)果能(neng)(neng)量(liang)转(zhuan)移过程是(shi)“量(liang)子相干的”，激(ji)子像波一样传(chuan)播，它就可以同(tong)时探索(suo)所(suo)有可能(neng)(neng)的路径，并且(qie)只(zhi)采用最高效的一条。| 图片来源： LUCY READING-IKKANDA

　　2007年(nian)，由加州大学(xue)伯克利分校的(de)(de)(de)化(hua)学(xue)家Graham Fleming和(he)圣(sheng)路(lu)易斯华盛顿大学(xue)的(de)(de)(de)Robert Blankenship带领的(de)(de)(de)团队称(cheng)，在从绿色硫细(xi)(xi)菌中提取的(de)(de)(de)叶绿素分子(zi)复合物(wu)中，他(ta)(ta)们(men)(men)(men)已经观察到(dao)(dao)量子(zi)相干性。硫细(xi)(xi)菌是经常发(fa)(fa)现(xian)(xian)于光(guang)照不足的(de)(de)(de)深(shen)海中的(de)(de)(de)光(guang)合微生物(wu)。研究(jiu)者们(men)(men)(men)利用了(le)一项技术分析(xi)被样品(pin)吸收和(he)释放的(de)(de)(de)能量，并(bing)在冷(leng)却到(dao)(dao)77开(kai)尔文（约-196℃）的(de)(de)(de)复合物(wu)中检测到(dao)(dao)了(le)被称(cheng)为量子(zi)节拍（quantum beating）的(de)(de)(de)信号(hao)，他(ta)(ta)们(men)(men)(men)将这种振荡视为量子(zi)相干性的(de)(de)(de)证据。在随(sui)后的(de)(de)(de)几年(nian)间，他(ta)(ta)们(men)(men)(men)和(he)其他(ta)(ta)研究(jiu)小(xiao)组(zu)在环境温度下复制了(le)该结果(guo)，并(bing)把(ba)叶绿素复合物(wu)的(de)(de)(de)发(fa)(fa)现(xian)(xian)从海藻扩展到(dao)(dao)菠菜。

　　这(zhei)些(xie)(xie)结果是否反映(ying)出光合(he)作用(yong)的(de)(de)(de)能量(liang)转(zhuan)(zhuan)移中(zhong)存在有意(yi)义的(de)(de)(de)量(liang)子贡献，这(zhei)尚待讨论。例如在2017年，德(de)国的(de)(de)(de)研(yan)究人员再(zai)次研(yan)究了(le)绿(lv)色硫细(xi)菌(jun)，并称其相干(gan)性效(xiao)应持续了(le)不到60飞秒（1飞秒=10-15秒），这(zhei)过于(yu)短暂，无法帮助能量(liang)转(zhuan)(zhuan)移到反应中(zhong)心。但是在去年，另(ling)(ling)一(yi)个团队认为叶绿(lv)素复合(he)体中(zhong)存在多(duo)种类型的(de)(de)(de)相干(gan)性，其中(zhong)一(yi)些(xie)(xie)可以(yi)持续足(zu)够长的(de)(de)(de)时间(jian)来协助光合(he)作用(yong)。另(ling)(ling)一(yi)些(xie)(xie)科学家提(ti)示说，通过产生不同(tong)形式的(de)(de)(de)关键性光捕(bu)获(huo)蛋(dan)白(bai)质(zhi)，一(yi)些(xie)(xie)细(xi)菌(jun)可以(yi)切换相干(gan)性效(xiao)应的(de)(de)(de)开关状(zhuang)态。这(zhei)些(xie)(xie)发现重(zhong)新引发了(le)学界的(de)(de)(de)推测，或许正如酶一(yi)样，光合(he)作用(yong)机制也可能进化到了(le)利用(yong)量(liang)子现象的(de)(de)(de)程度(du)。

　　Blankenship称，光合作用中的相干性效(xiao)应如今(jin)已(yi)经是(shi)广(guang)为(wei)接受的现象。正(zheng)如酶的隧穿效(xiao)应，“目前最(zui)关键的讨论是(shi)，这些效(xiao)应是(shi)否真的对系(xi)统的有效(xiao)性或其他方(fang)面(mian)有影(ying)响，是(shi)否能产生(sheng)真正(zheng)的生(sheng)物学(xue)益处。我(wo)认为(wei)这都还在讨论之中。”

　　2动物(wu)生物(wu)学谜团的量子解释

　　每年冬天，欧洲大陆北部的(de)知(zhi)更鸟都(dou)会向(xiang)南迁(qian)徙数百公里到达地中海(hai)。这是一种通过磁感知(zhi)——具体来说(shuo)就(jiu)是鸟类(lei)(lei)探知(zhi)地磁方向(xiang)的(de)能力——实现的(de)导航壮举。 然(ran)而解释这种第六感的(de)早(zao)期尝试，包括鸟类(lei)(lei)依赖内部磁铁矿(kuang)晶体的(de)提(ti)议，都(dou)未能得到实验的(de)支持。

　　到(dao)(dao)上世纪90年(nian)(nian)代末期，这个(ge)问题引(yin)起了Thorsten Ritz的(de)(de)注(zhu)意。当时(shi)他是伊利诺(nuo)伊大学厄巴纳 - 香槟分校的(de)(de)一(yi)名研(yan)究生，在(zai)(zai)已故的(de)(de)生物物理(li)学家(jia)Klaus Schulten的(de)(de)指导下做光(guang)合(he)作(zuo)用(yong)(yong)中量(liang)子效应的(de)(de)研(yan)究。Ritz说(shuo)，他对隐花色素尤为(wei)感兴(xing)趣，这是一(yi)种在(zai)(zai)鸟类视网膜中发(fa)现的(de)(de)光(guang)敏蛋(dan)白质(zhi)，如(ru)今成为(wei)在(zai)(zai)磁感知(zhi)中发(fa)挥作(zuo)用(yong)(yong)的(de)(de)“良好证据”。此后Ritz搬到(dao)(dao)了加州大学欧文分校。因(yin)此在(zai)(zai)2000年(nian)(nian)，专注(zhu)于此种蛋(dan)白并基于Schulten的(de)(de)前(qian)期理(li)论研(yan)究，Ritz、Schulten和另一(yi)个(ge)同(tong)事发(fa)表了磁感知(zhi)如(ru)何运作(zuo)的(de)(de)解释，后来被称为(wei)自由基对模(mo)型（radical-pair model）。

　　研究人员提出(chu)，隐花(hua)色素蛋(dan)白中的反应会产(chan)生一对自由基，每个(ge)分子各自拥有(you)一个(ge)孤电子。这些电子彼此之间可(ke)以产(chan)生量子纠(jiu)缠，它(ta)们的行为(wei)对地(di)磁之类的弱磁场的朝(chao)向很(hen)敏感。自由基相对于磁场的朝(chao)向变化(hua)理论上能够(gou)触发(fa)化(hua)学(xue)反应，使得(de)信息能够(gou)以某种方式传递至(zhi)大(da)脑。

　　

　　图中(zhong)从左到右表示(shi)：鸟(niao)类视网膜，隐(yin)花(hua)色素(su)(su)蛋白，带孤电子的自(zi)由(you)基对； 单重(zhong)态与三重(zhong)态及其产物(wu)，神(shen)经元，给(ji)大脑的神(shen)经信号。根据鸟(niao)类磁感(gan)知的自(zi)由(you)基对模(mo)型，在鸟(niao)类和其他动物(wu)的视网膜中(zhong)发(fa)现的隐(yin)花(hua)色素(su)(su)可能正是磁感(gan)受器，它(ta)通过(guo)改变其中(zhong)某些电子的自(zi)旋状态来检(jian)测(ce)磁场(chang)的方(fang)向(xiang)。| 图片(pian)来源(yuan)： LUCY READING-IKKANDA

　　隐花色素蛋白内(nei)的反应会产生(sheng)一(yi)(yi)对(dui)分子(zi)(zi)(zi)，每个(ge)(ge)分子(zi)(zi)(zi)都有一(yi)(yi)个(ge)(ge)孤(gu)电(dian)子(zi)(zi)(zi)。这些(xie)电(dian)子(zi)(zi)(zi)可以相(xiang)互(hu)纠缠，并占(zhan)据两种状态中的一(yi)(yi)种：一(yi)(yi)种是(shi)(shi)“单重(zhong)态”，意(yi)味(wei)着一(yi)(yi)个(ge)(ge)电(dian)子(zi)(zi)(zi)的自旋(xuan)方向与另(ling)一(yi)(yi)个(ge)(ge)的相(xiang)关联，二者的自旋(xuan)是(shi)(shi)反平行(xing)的；另(ling)一(yi)(yi)种是(shi)(shi)“三重(zhong)态”，两个(ge)(ge)电(dian)子(zi)(zi)(zi)倾向于具(ju)有接(jie)近平行(xing)的自旋(xuan)。

　　自由基(ji)对(dui)在这(zhei)两种状态(tai)之间振(zhen)荡(dang)，在哪一种状态(tai)中(zhong)发现它(ta)的概率受磁场方向影响。如果自由基(ji)对(dui)的单重(zhong)态(tai)和三(san)重(zhong)态(tai)与不同的生化反(fan)(fan)应相(xiang)关(guan)(guan)联，那(nei)么，那(nei)些(xie)反(fan)(fan)应产物的多少就(jiu)可以提供关(guan)(guan)于磁场方向的信息。

　　如(ru)果这些产物进一步(bu)影响鸟类视网膜(mo)的神经信号，那么这种机制就可以为磁感知提供基础。

　　该假设(she)产生了(le)一(yi)些(xie)预测，Ritz继续与生物学家Roswitha和Wolfgang Wiltschko合作(zuo)探(tan)究(jiu)，后(hou)两位率(lv)先描述(shu)了(le)知更鸟的(de)(de)磁(ci)感(gan)知现象。例如在2004年发表(biao)的(de)(de)一(yi)项研究(jiu)中，该团队(dui)将知更鸟置于以一(yi)定频率(lv)和角度振荡的(de)(de)磁(ci)场(chang)中，据模型(xing)预测，这会扰乱自(zi)由基(ji)对对地磁(ci)场(chang)的(de)(de)敏感(gan)性，从而有效(xiao)破坏(huai)鸟类(lei)的(de)(de)导航能力。

　　自此该观点开始得到越来(lai)越多的(de)(de)理(li)论支撑。2018年，两项(xiang)针对隐花色素Cry4的(de)(de)分子特(te)性(xing)和(he)表达(da)模(mo)式的(de)(de)研(yan)究表明，该蛋白质可能(neng)正是斑马鱼和(he)欧洲知更鸟体内的(de)(de)磁感受器(qi)。

　　我们还需(xu)要更(geng)多(duo)的(de)(de)研究来(lai)确(que)定鸟类(lei)的(de)(de)磁感(gan)知是否(fou)真的(de)(de)按(an)照这种(zhong)机制运行(xing)，并(bing)揭(jie)示(shi)自由基对电子之间的(de)(de)纠缠是否(fou)重要。Ritz称(cheng)，科学(xue)家(jia)也(ye)并(bing)未完全理解隐花色素如何与(yu)大脑沟通磁场信息(xi)。与(yu)此同时，他的(de)(de)团队正专注于(yu)诱变(bian)实验(yan)，这可能有助于(yu)揭(jie)示(shi)隐花色素的(de)(de)磁敏(min)感(gan)性。去(qu)年秋天，牛津大学(xue)的(de)(de)化(hua)学(xue)家(jia)Peter Hore和德国奥(ao)登堡大学(xue)的(de)(de)生(sheng)物学(xue)家(jia)Henrik Mouritsen获得了有类(lei)似目标的(de)(de)“量子鸟类(lei)”（QuantumBirds）项目的(de)(de)资助。

　　在动物感(gan)觉(jue)生物学中，磁感(gan)知并(bing)不(bu)是(shi)唯一(yi)引起量子物理(li)学家(jia)兴趣的(de)(de)谜团；研(yan)究人员希望(wang)帮助破解的(de)(de)另(ling)一(yi)种在科学上颇为(wei)(wei)神奇(qi)的(de)(de)感(gan)觉(jue)是(shi)嗅觉(jue)。传(chuan)统理(li)论认(ren)为(wei)(wei)，气味分(fen)子与(yu)嗅觉(jue)神经元上的(de)(de)蛋(dan)白受体(ti)结合(he)以触(chu)发嗅觉(jue)，但这(zhei)个理(li)论面临着挑战，因为(wei)(wei)一(yi)些形状几乎(hu)相同(tong)(tong)的(de)(de)分(fen)子有(you)着完全(quan)不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)气味，而另(ling)一(yi)些立体(ti)化学结构不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)分(fen)子闻起来却有(you)着相似的(de)(de)味道。

　　在1990年代中期，伦敦大学学院的(de)生物物理学家(jia)Luca Turin（如今(jin)是一位受人(ren)尊敬的(de)香水评论家(jia)）提出，嗅觉受体可能不仅对气(qi)味分子的(de)形状敏感(gan)(gan)，而(er)且对其化(hua)学键(jian)的(de)振动频(pin)率敏感(gan)(gan)。他(ta)认为，当一个(ge)气(qi)味分子和受体结合(he)时，如果它(ta)的(de)键(jian)正以某(mou)种频(pin)率振动，就能促进(jin)受体内部电子的(de)量(liang)子隧穿效应。根据他(ta)的(de)模型，这种电子转移(yi)会触发嗅觉神经(jing)元(yuan)中的(de)信号级联(lian)，最(zui)终向大脑发送神经(jing)冲动。

　　伦敦(dun)大(da)学学院的(de)(de)(de)物理(li)(li)学家Jenny Brookes以数学方式阐述了这(zhei)个问题，以展(zhan)示其在理(li)(li)论上的(de)(de)(de)可行性。她说(shuo)，这(zhei)个观点的(de)(de)(de)实验证据仍(reng)然不(bu)够明朗，“但这(zhei)正(zheng)是它令人兴奋的(de)(de)(de)一部分(fen)原因(yin)。”近(jin)年来(lai)，研究(jiu)人员一直(zhi)在寻(xun)找与(yu)酶反应(ying)中(zhong)相(xiang)似的(de)(de)(de)同位(wei)素效应(ying)。如果隧穿效应(ying)发挥重要(yao)作用(yong)，那么含有较重氢同位(wei)素的(de)(de)(de)气(qi)味(wei)(wei)分(fen)子应(ying)该会由于(yu)键的(de)(de)(de)振(zhen)动(dong)频(pin)率较低而与(yu)正(zheng)常分(fen)子的(de)(de)(de)气(qi)味(wei)(wei)不(bu)同。

　　但(dan)研究(jiu)结果并(bing)不一(yi)致(zhi)。2013年(nian)，Turin的(de)团队称，人类可以区分(fen)含(han)有不同(tong)同(tong)位素(su)的(de)气味剂(ji)。两(liang)年(nian)后，其他(ta)研究(jiu)人员未(wei)能重现这(zhei)一(yi)结果，并(bing)称该理论(lun)“难(nan)以置信”。但(dan)这(zhei)一(yi)观(guan)点(dian)并(bing)没有过(guo)时。2016年(nian)有另一(yi)个团队报告说，蜜蜂可以分(fen)辨不同(tong)同(tong)位素(su)的(de)气味，最近的(de)理论(lun)研究(jiu)提(ti)出了(le)一(yi)系列新的(de)预(yu)测(ce)，将帮助测(ce)试该模型(xing)的(de)有效性(xing)。

　　在(zai)实验支持(chi)欠(qian)缺的(de)情况下，理论工作(zuo)也在(zai)将研(yan)(yan)究(jiu)者的(de)兴趣引向量子生物学解释(shi)。例如一(yi)些研(yan)(yan)究(jiu)者推测，假定(ding)会(hui)(hui)在(zai)光合作(zuo)用中发挥作(zuo)用的(de)相干效应，也可(ke)能影(ying)响(xiang)视觉和细胞呼(hu)吸等广泛(fan)存(cun)在(zai)的(de)生物现象。另一(yi)些人(ren)提出，质子隧穿效应会(hui)(hui)促进DNA的(de)自发突变(bian)，尽管Al-Khalili和同(tong)事的(de)理论工作(zuo)指出，至少对于他(ta)们(men)建模的(de)腺嘌呤-胸腺嘧啶(ding)碱基对来说，这种可(ke)能性并不高。

　　奇怪(guai)的(de)(de)量子(zi)效应可(ke)能在(zai)人类大(da)脑中(zhong)发挥作用(yong)，这(zhei)一(yi)想法无疑是量子(zi)物理学在(zai)动物界最极(ji)端(duan)的(de)(de)延(yan)伸(shen)了(le)。加州(zhou)大(da)学圣巴巴拉分校的(de)(de)物理学家Matthew Fisher认(ren)为，神经元具(ju)有(you)能够(gou)像量子(zi)计算(suan)机一(yi)样运(yun)转(zhuan)的(de)(de)分子(zi)机构，它并不(bu)使用(yong)0或1这(zhei)样的(de)(de)经典(dian)比(bi)特，而(er)是运(yun)用(yong)可(ke)以同时处于0和1状态的(de)(de)信(xin)息单位——量子(zi)比(bi)特来工作。

　　Fisher提(ti)出(chu)，大脑(nao)的(de)量子(zi)(zi)(zi)(zi)比特编码在(zai)(zai)波(bo)斯纳(na)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)（Posner molecule，分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)式为(wei)Ca9(PO4)6）内的(de)磷(lin)酸根离子(zi)(zi)(zi)(zi)态上，波(bo)斯纳(na)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)是可在(zai)(zai)骨头中发(fa)现的(de)磷(lin)酸根离子(zi)(zi)(zi)(zi)和钙离子(zi)(zi)(zi)(zi)簇，也可能出(chu)现在(zai)(zai)某(mou)些(xie)(xie)特定细胞的(de)线粒体中。他(ta)的(de)团队(dui)最近(jin)的(de)理论工作提(ti)出(chu)，不同波(bo)斯纳(na)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)中的(de)磷(lin)酸根离子(zi)(zi)(zi)(zi)态可以相(xiang)互纠缠数(shu)小时甚(shen)至数(shu)天，因此或(huo)许可以进行快速(su)和复杂(za)的(de)计算(suan)。Fisher近(jin)期获(huo)得了资助(zhu)用以建立国际合作，称(cheng)为(wei)“量子(zi)(zi)(zi)(zi)脑(nao)”（QuBrain），该项(xiang)目(mu)(mu)期望(wang)通过实(shi)验寻(xun)找这(zhei)些(xie)(xie)效(xiao)应。许多神经(jing)科学家都对这(zhei)一(yi)项(xiang)目(mu)(mu)能取得积(ji)极结果表示怀疑。

　　3让量子生(sheng)物学发挥作用

　　量子(zi)(zi)生(sheng)(sheng)物(wu)学中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)大(da)多(duo)(duo)数(shu)想(xiang)法仍然是更多(duo)(duo)受到理论驱动而(er)不是实验(yan)支撑，但现在许多(duo)(duo)研(yan)究(jiu)人员正试图缩小其中(zhong)(zhong)(zhong)差距。Vedral的(de)团队(dui)计划(hua)在今年晚些时候收集更多(duo)(duo)关(guan)于细(xi)菌(jun)中(zhong)(zhong)(zhong)纠缠现象的(de)数(shu)据，荷(he)兰代尔夫特理工大(da)学的(de)物(wu)理学家(jia)Simon Gröblacher也提议在缓(huan)步动物(wu)中(zhong)(zhong)(zhong)进(jin)行纠缠实验(yan)。2017年，Al-Khalili和《神秘(mi)的(de)量子(zi)(zi)生(sheng)(sheng)命(ming)》的(de)共同作者(zhe)(zhe)、萨里大(da)学的(de)生(sheng)(sheng)物(wu)学家(jia)Johnjoe McFadden一(yi)道，帮助建立了量子(zi)(zi)生(sheng)(sheng)物(wu)学博士(shi)培训中(zhong)(zhong)(zhong)心，以鼓励(li)跨学科(ke)探讨和推(tui)动研(yan)究(jiu)工作。McFadden说(shuo)，在更广泛的(de)科(ke)学家(jia)和研(yan)究(jiu)资助者(zhe)(zhe)群体中(zhong)(zhong)(zhong)，“现在如果你说(shuo)自己正在研(yan)究(jiu)生(sheng)(sheng)物(wu)学中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)量子(zi)(zi)力(li)学，你并不会(hui)(hui)被(bei)(bei)当作彻(che)底(di)疯了，只会(hui)(hui)被(bei)(bei)认为有点(dian)古怪。”

　　其他研究人员也强调，无论理(li)论机制(zhi)是否获得实(shi)验(yan)支撑(cheng)，量(liang)子(zi)生物(wu)学的推测本身也是有价值的。理(li)论物(wu)理(li)学家(jia)和量(liang)子(zi)计算研究员Adriana Marais说：“随着(zhe)技术的小型化，我们在生物(wu)世界中拥有丰富的信息(xi)，可以从(cong)中汲取(qu)灵(ling)感。这是一个探究生命是什么(me)的绝(jue)佳机会，同时也是吸取(qu)经验(yan)以最优(you)方(fang)式在微(wei)型尺度(du)上设计生理(li)过程(cheng)的绝(jue)佳机会。”

　　量(liang)子(zi)生(sheng)物学(xue)在现实世界的应用包括从更高(gao)效的太阳(yang)能(neng)电(dian)池到新型生(sheng)物传感器技术。去年(nian)，一个小组提(ti)出了一项部(bu)分基于嗅觉量(liang)子(zi)理论的“仿生(sheng)鼻(bi)子(zi)”设计，用以(yi)检测微量(liang)浓度的气味剂。Hore和其他人强调，可能(neng)解释磁感知现象(xiang)的自由基对机制或许可以(yi)应用于探(tan)测弱磁场的装置(zhi)。

　　Ritz说(shuo)：“我们可(ke)以利用获得的信息来设(she)计(ji)基于这(zhei)些原则的系(xi)统，即使(shi)事实证明这(zhei)不是鸟类(lei)的功能(neng)机(ji)理。”

　　词汇表(biao)：量子(zi)术语

　　旋转的(de)原子(zi)(zi)和亚原子(zi)(zi)所处的(de)粒子(zi)(zi)尺度的(de)世(shi)界受量子(zi)(zi)力学(xue)(xue)概率规则的(de)支(zhi)配。对于(yu)(yu)生活在通常由(you)经典物(wu)理学(xue)(xue)描述的(de)世(shi)界里的(de)生物(wu)体来(lai)说，量子(zi)(zi)世(shi)界常常产生看似(si)反直觉的(de)效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)。这些(xie)效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)已经用于(yu)(yu)多种(zhong)技术应(ying)(ying)用当中(zhong)，量子(zi)(zi)现象在几种(zhong)生物(wu)系统中(zhong)的(de)可(ke)能作(zuo)用目前也(ye)正在探(tan)索当中(zhong)。

　　

　　纠缠(chan)：如果(guo)两(liang)(liang)个粒子(zi)(zi)的状态(tai)相(xiang)互依存，则被称(cheng)为是量子(zi)(zi)纠缠(chan)的，无论两(liang)(liang)者之间的距离(li)有多(duo)远。在纠缠(chan)的经典例子(zi)(zi)中，如果(guo)测(ce)量两(liang)(liang)个纠缠(chan)态(tai)电子(zi)(zi)，则它们有着相(xiang)反的自(zi)旋方向。

　　重要应用：量(liang)子(zi)计(ji)算，量(liang)子(zi)密码学

　　代(dai)表研究：光(guang)合作用，磁感知，人类(lei)意(yi)识

　　

　　量(liang)子(zi)(zi)(zi)比(bi)特(te)：这(zhei)些信息单位是标准二进制数字或位元的(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)等价物。虽然一个比(bi)特(te)可(ke)以(yi)处于(yu)0或1的(de)状态，但(dan)是量(liang)子(zi)(zi)(zi)比(bi)特(te)可(ke)以(yi)同时(shi)具有多重状态，并(bing)且可(ke)以(yi)与其他(ta)量(liang)子(zi)(zi)(zi)比(bi)特(te)产(chan)生纠(jiu)缠，以(yi)执行(xing)并(bing)行(xing)计算(suan)。量(liang)子(zi)(zi)(zi)比(bi)特(te)可(ke)以(yi)编(bian)码在电(dian)子(zi)(zi)(zi)和其他(ta)亚(ya)原子(zi)(zi)(zi)粒子(zi)(zi)(zi)的(de)自旋状态中。

　　重要应用：量子(zi)计算

　　代表研究：人类意识

　　

　　隧穿效应：量(liang)子尺度的(de)(de)粒(li)子具有波(bo)动性，并且其在(zai)任何时(shi)刻(ke)的(de)(de)确切位置都(dou)可(ke)由概(gai)率波(bo)函数来描述(shu)。结(jie)果就是，诸如电子这样的(de)(de)粒(li)子能以一定概(gai)率越(yue)过（或隧穿）看似(si)不可(ke)穿透的(de)(de)能量(liang)势垒。

　　重要应用：热(re)核(he)聚变，扫(sao)描隧(sui)道显微镜

　　代(dai)表研究：酶催化(hua)，光合作用(yong)，嗅觉，DNA突(tu)变

　　

　　相干(gan)性(xing)：因为(wei)(wei)量子(zi)(zi)物(wu)(wu)体可(ke)(ke)以(yi)表现出(chu)波动(dong)性(xing)，当处于(yu)特定的(de)(de)节(jie)奏(zou)时，它们(men)之间可(ke)(ke)以(yi)表现出(chu)被称为(wei)(wei)相干(gan)性(xing)的(de)(de)波的(de)(de)性(xing)质。量子(zi)(zi)相干(gan)性(xing)是(shi)量子(zi)(zi)物(wu)(wu)理学(xue)家观察到的(de)(de)多种效应的(de)(de)基础，包(bao)括纠缠，以(yi)及(ji)表现为(wei)(wei)量子(zi)(zi)节(jie)拍的(de)(de)干(gan)涉图(tu)案。传(chuan)统(tong)上认为(wei)(wei)，在环(huan)境温度(du)下的(de)(de)分(fen)子(zi)(zi)跃动(dong)中，相干(gan)性(xing)的(de)(de)丧失(shi)会很(hen)快发生。