了解生物系统可能的量子驱动行为可能有助于治疗损伤或开发疾病治疗方法，但该领域的研究已被搁置一旁。是时候改变了。
想象一下，通过在伤口上施加特制的磁场来治愈伤口。这一结果听起来可能有些异想天开，但研究人员已经表明，细胞增殖和伤口愈合以及其他重要的生物功能可以通过磁场控制，磁场的强度与手机产生的磁场的强度相当。这种生理反应与电子自旋依赖化学反应中量子效应引起的反应一致。然而，虽然研究人员已经明确地为体外实验建立了这样的反应，但他们还没有为体内研究建立这样的反应。体内实验的障碍既源于缺乏在生物系统内进行真正量子测量的实验基础设施，也源于对生物学中的量子行为及其重要性的误解。在作者看来，现在是澄清事实的时候了，这样我们才能使这一领域的工作合法化。量子生物学的发现可以使新药和非侵入性治疗设备的开发成为可能，从而治愈人体，并为学习大自然如何构建自己的量子技术提供机会。
量子生物学研究人员研究生物物质固有的量子自由度，目的是理解和控制这些现象。对于物理学家来说，会把量子生物学描述为对光与物质相互作用的研究，即物质存在的地方。量子生物学不是使用量子工具研究经典生物学，也不是量子计算机或量子机器学习在药物发现或医疗保健大数据处理中的应用，它绝对与自由意志的操纵、意识的起源或其他新时代的流行语无关。
与生物系统中存在的量子效应一致的实验证据已经存在了50多年。一个例子是依赖自旋的化学反应，这种化学反应被认为可以让鸟类利用地球的弱磁场导航。如今，毫无疑问，这些现象在实验室生物系统中发挥着重要作用。例如，量子叠加可以在溶液中的蛋白质中表现足够长的时间，从而影响化学过程，这是没有争议的。但到目前为止，还没有明确的实验证据表明，单个活细胞可以维持或利用其分子内的量子叠加态，例如，如果鸟类真的使用量子过程作为指南针，这是必要的。
缺乏实验验证是资助者以及已建立的量子和生物物理社区认为该领域无关紧要的主要原因之一。是的，已经用溶液中的单个分子和整个生物体（例如鸟类和苍蝇）进行了复杂的实验。但这些实验只显示了分子或生物体的行为与量子物理之间的相关性，而不是因果关系。弥合这一差距需要使用量子仪器和湿实验室技术的挑战性组合，在生物物质内部进行真正的量子测量。
量子生物学不被认为是一个合法的科学领域的另一个原因是缺乏一个有凝聚力的量子生物学社区。这种赤字正在开始改变，但还需要朝着这个方向进一步努力。2020年初，研究人员的实验室和英国萨里大学量子生物学博士培训中心的人开始了一个名为“大量子生物学会议”的在线系列研讨会。这些研讨会为600多名量子生物学研究人员和爱好者提供了一个论坛，他们注册了我们的邮件列表，每周举行一次非正式会议。创建一个有凝聚力的社区的其他努力包括建立戈登量子生物学研究会议，第一次会议于今年早些时候举行，有150人参加，以及获得国家科学基金会对“量子生物学仪器”研究协调网络的支持。
大量子生物学会议系列的一个引以为豪的地方是有意将包容性实践纳入研讨会。例如，每次会议都从一名受训人员的简短演讲开始，我们将其定义为没有固定职位的人，向他们和他们的工作展示。然后，受训者是会议剩余时间的主持人和调解人。主要发言人还提供了一个“DEIJ时刻”——一张幻灯片，介绍影响他们科学生活的与多样性、公平、包容和正义有关的任何事情。
量子生物学难以被接受为一个独立的领域的最后一个原因是机构中持续存在的科学孤岛。如果细胞和生物体正在利用量子效应来优化功能，那么就需要一批跨学科专家来合作探索这个问题。在作者看来，这种合作最好在一个以量子生物学为重点的研究所进行，在那里科学家可以轻松、有机地合作。最近，作为这一想法的一个例子，日本成立了量子生命科学研究所，该研究所将化学家、生物学家、工程师、临床医生、物理学家和其他人聚集在一个屋檐下，致力于量子生物学研究问题。美国类似研究所的发展可能有助于不可逆转地建立这一领域，作者相信这将对生物、医学和物理科学产生根本性的影响。
这篇文章来自于加州大学洛杉矶分校量子生物学技术实验室Clarice Aiello，她是一位量子工程师，对量子物理学如何在纳米尺度上影响生物学感兴趣。她是在嘈杂环境中利用室温量子效应的纳米传感器专家。Aiello获得了法国理工学院的物理学学士学位；英国剑桥大学三一学院物理学硕士学位；以及麻省理工学院电气工程博士学位。她曾在斯坦福大学担任生物工程博士后，在加州大学伯克利分校担任化学博士后。在疫情爆发前两个月，她加入了加州大学洛杉矶分校，领导量子生物学技术实验室。
大鷹
生物量子学的前提是光量子芯片研发成功且进入成熟使用阶段。