树叶也许就是一个量子计算机

zqyin — Sun, 15 Apr 2007 23:15:20 -0700

Nature报道的一个有意思的实验：叶绿素的光合反应有可能伴随着量子相干演化，或者说有一个子搜索算法在里面。

PhysicsWeb新闻上是这么说的：光照射一个叶绿素分子，分子上的电子被激发。一般人们都认为，激发的分子会随机的把能量传递到最近的能量比较低的分子上，这个过程就是所谓的“downhill”。能量会不断的沿着下坡路往下跑，直到达到发生光合反应的中心。

问题在于，这个能量随机传递的模型无法解释光合作用效率为什么这么高：95%以上。在这个实验中，人们发现，能量的传递并不是这种经典的随机过程，而是一个量子运动过程。他们发现叶绿素分子被激发后，震荡信号维持了几百飞秒，这被认为是出现了量子拍(quantum beats)，也就是说所有的能级同时相干的被联系到一起了。换句话说，激发态同时感觉到了所有的这些能态，但并没有真的访问这些能态，于是它可以通过最优的路径达到反应中心，而不损失能量。

这个过程，实际上就与1997年发明的Grover量子搜索算法思想上很类似。“在这个光合反应中，能量搜索它需要追随的路径，到达它发挥效用的地方。”密歇根大学的Roseanne Sension解释说。

争议仍旧存在，因为实验是在77K的低温下进行的，所以对处于300K的常温下的树叶来说，是否也会出现这个效应，人们不能肯定。