英国华威大学(University of Warwick)物理学家开发了一种新的测试方法，以确定利用量子力学能量的能力在自然界是如何演变的。该测试识别了量子相干性的一个特征，对与真实环境相互作用的量子态粒子的性质进行了分类。这项测试应该能让科学家利用实验室实验量化和追踪自然界的量子相干性。发表在《物理评论A》(Physical Review A)上的这项理论工作研究，可能会带来一些实验，帮助解决生物过程是否利用量子力学为其优势，以及演变是否能为计算机、传感器和能源等量子技术提供模板的争论。微观粒子在量子态中很难被发现，因为观察它们的行为改变了它们的状态。这些隐形粒子可以同时存在于许多位置或构型中，这一特性被称为量子相干。
博科园-科学科普：这种效应为量子计算机、量子传感器和量子通信系统等技术提供了支撑，这些技术使用的是与世界其他地区隔离的有序系统。然而，量子相干是否存在于更嘈杂、更混乱的现实世界中，就更难确定了。该测试包括一个破坏量子相干性的过程，然后在以后的测量中观察变化。在观测到可测量的大碰撞的地方，科学家们可以证明该系统中一定存在量子相干。
这项新工作澄清了这一结论的可能例外情况，这些例外情况取决于特别程序破坏连贯性的速度有多快。剑桥大学物理系1851年皇家委员会研究员乔治·尼根博士说：要证明生物系统中存在量子相干，将构成一种范式转变，不再认为只有人类才有能力设计出能够展示和利用量子相干的系统。
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这也将是迈向薛定谔猫的思维实验的一步，在这个实验中，一个活的有机体被放置在一个状态，在这个状态下，量子是连贯的，既有死的也有活的。合著者阿尼什·达塔博士说：这项测试的结果将有助于我们更好地理解化学和生物学的工作原理，并可能让我们回答量子物理是否在进化过程中发挥了作用的问题。根据量子物理学，一个粒子，例如光合生物体中的一个携带能量的粒子，可以在输入和输出之间沿着多条不同的路径运动。粒子所携带的能量在其形成后的任何时刻都有可能丢失。如果颗粒更快地朝向其目的地移动，则可以获得更低的损失机会，并且可以获得更大的效率。
相干性允许两种路径之间的相互干扰，使粒子在同一时间内平均比在其他情况下走得更远。这表明，量子效应可能为那些适应利用它们的生物提供了进化优势。这种可能性是诱人的：如果我们提出的测试是在一个生物系统中进行的，并得到了一个积极的结果，我们或许能够从大自然中学习量子工程设计原理。然后我们可以尝试创造仿生技术，这些技术比目前的量子技术更强大，甚至可能更强大，目前的量子技术几乎完全基于高度隔离的系统。如果我们能够给人工采光(例如太阳能电池)增压，就有巨大的潜力提供价格合理的可再生能源。
博科园-科学科普｜研究/来自：华威大学
参考期刊文献:《物理评论A》(Physical Review A)
DOI: 10.1103/PhysRevA.98.052328
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