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密歇根大学化学家首次利用量子纠缠来研究蛋白质的结构。这个过程只需要非常少量的光子。

传统上，科学家使用强大的激光扫描显微镜来研究分子尺度的蛋白质。但是传统的激光器有两个问题。首先，激光的强度会损伤被检样品。其次，激光用光子轰击样品，然后光子从目标散射。

相反，UM化学教授西奥多古德森和他的团队利用量子纠缠来学习只有几个光子的分子。在这种情况下，研究小组研究了黄素，一组对体内能量代谢至关重要的酶。

量子纠缠是一对或一组粒子的性质相互依赖的观点，即使粒子相距很远。例如，如果一个粒子顺时针旋转，另一个粒子如果纠缠在一起就会反方向旋转。古德森说，即使粒子在几千公里之外，这种关系仍然存在。

古德森说：“事实证明，如果你有光子纠缠，那么高相关性会以不同的方式与蛋白质分子相互作用，而不是它们不纠缠。"我们可以用很少的光子来检测蛋白质的特性."

纠缠光子是通过不大于指甲尖的晶体发射激光产生的。当光以某种方式穿过晶体时，一些光子会纠缠在一起。这些纠缠对然后被用来检查目标分子。

这些光子激发蛋白质中的电子态。基于电子辐射，分子被光子激发时会发光。古德森可以确定分子的特定性质。这种方法叫做光谱学。

与传统的激光光谱学方法相比，纠缠光子光谱学所需的光子数量非常少。

“你能想象你能用10个数量级的光子来探测表面上的材料、生物样本或极少数化学物质的特殊特征吗？”古德森说。

利用这种方法，古德森和他的团队可以看到黄素蛋白中新的相互作用。通过观察黄素蛋白，该团队可以发现使用量子纠缠与使用经典光的光谱学差异。

古德森说，这种方法为显微镜成像开辟了新的途径。观察蛋白质中纠缠光子和分子之间的相互作用，可以教会科学家关于这些分子电子状态的新知识。

他说：“例如在光合作用中，当光子为光合反应中心提供能量时，利用量子光可以增强这种效应的机制。“利用纠缠光子激发过程可以优化和增强生物系统中的能量传递过程。这可能会带来关于这些天然生物复合体中化学和生物过程的新信息。”