生物系统内创建出量子纠缠

负责水母生物发光的绿色荧光蛋白来源:西北大学

科学日报，北京，12月6日(记者刘霞)——根据物理学家组织网5日的报道，西北大学的一个研究小组最近创造了第一个来自生物系统的量子纠缠。研究人员表示，最新研究将促进科学家更好地理解生物学，并为生物工具通过量子力学获得新功能打开大门。

早在75年前，诺贝尔奖获得者埃尔温·薛定谔就想知道量子力学是否也在生物学中发挥了作用。由美国国防高级研究计划局(DARPA)资助、由电子工程和计算机科学教授普里姆·库马尔(Priam kumar)领导的一个团队的最新研究表明，薛定谔问题的答案可能是肯定的。相关的研究发表在5日的《自然通讯》杂志上。

量子纠缠是量子力学中最重要和最神秘的现象之一。它指的是粒子(原子、光子等)的现象。)在由两个或多个粒子组成的系统中相互作用。这种效果不受距离的限制。即使两个粒子在直径为100，000光年的银河系的两端分离，一个粒子的变化也会立即影响另一个粒子，测量一个粒子，然后测量另一个粒子。这两个结果必须是相互关联的。因为这些粒子可以直接交流，所以它们可以用来发送安全信息或者帮助创建一个超快的“量子互联网”。

库马尔的团队利用水母中的绿色荧光蛋白(主要负责生物发光)进行实验，试图将荧光分子产生的光子缠绕在绿色荧光蛋白的桶状结构中。通过一系列这样的实验，他们成功地证明了光子对之间的偏振纠缠(偏振是光波的振动方向，光波可以垂直、水平或以任何角度偏振)，这意味着光波的振动方向是相互关联的。库马尔强调，荧光分子周围的桶形结构保护了缠结不受破坏。

该研究小组计划开发一种由纠缠粒子组成的生物基础，他们认为这种粒子可以用来制造量子机器。接下来，他们需要澄清生物基的工作效率是否高于合成基。