Один фотон – одна жизнь! Ученые раскрыли квантовый код природы

Исследование, недавно опубликованное в журнале Nature , раскрыло квантовую динамику, лежащую в основе одного из наиболее существенных процессов природы – фотосинтеза. Эксперимент показал, что природный химический процесс чувствителен к наименьшему возможному количеству света – одному фотону.

"Много работы, как теоретической, так и экспериментальной, было проведено во всем мире, чтобы понять, что происходит после поглощения фотона. Но мы поняли, что никто не говорил о первом шаге. Поэтому данный вопрос, требовал подробного решения", – сказал соавтор исследования Грэм Флеминг.

Исследование выявило, что один фотон действительно может инициировать первый шаг фотосинтеза в фотосинтетических пурпурных бактериях. Команда уверена, что фотосинтез в растениях и водорослях работает таким же образом.

Новый эксперимент, который позволил наблюдать за отдельными фотонами, собрал уникальную команду теоретиков и экспериментаторов, объединивших передовые инструменты квантовой оптики и биологии.

Ученые анализировали более 17,7 миллиарда событий обнаружения фотонов и 1,6 миллиона событий обнаружения флуоресцентных фотонов, чтобы убедиться, что наблюдения можно приписать только поглощению одного фотона.

"Я думаю, первое, что это эксперимент показал, что можно действительно работать с отдельными фотонами. Это очень, очень важно", – сказала Биргитта Уэйли, соавтор исследования.

Данное открытие закрепляет современное понимание фотосинтеза и поможет ответить на вопросы о том, как работает жизнь в самых малых масштабах, где встречаются квантовая физика и биология.