鸟类眼睛可能能维持量子纠缠态

有物理学家认为。欧亚鸲（European robins）的眼睛可能能够维持的量子纠缠，时间比先进的实验室设备还要长整整20微秒，这使得鸟们能够利用量子效应来“看清”地球磁场。

所谓量子纠缠是指电子既在空间上分离但又能够相互影响的一种状态。有人提出欧洲鸲的眼睛里包含有一个基于纠缠态的“罗盘”，尽管还没有决定性的证据，但有一些侧证。

为何在一个生命系统里能够进化出一个人类要在实验室里摆弄各种粒子才能搞出来的量子态？“这简直太令人惊奇了，”牛津大学的量子物理学家Simon Benjamin说道。

很多鸟类、鱼类、爬行类、哺乳类，甚至甲壳类动物和昆虫都是靠地球磁场来寻找方向的。近年的研究发现了一种特殊光感细胞，这种细胞里含有一种称为隐花色素（cryptochrome）的蛋白质。当光子进入到眼睛时，会击中隐花色素，使处于量子纠缠态中的电子得到能量，移动数纳米，令其比它同处于纠缠态的同伴感受到略微不同的磁场；依磁场使得这个电子的旋转产生何种变化，会导致不同的化学反应。理论上，很多这类反应加在一起会使鸟类眼中以明暗不同的图像形成地球磁场的模样。

不过，这类量子态是非常脆弱的。实验室中，原子被冷却到接近绝对零度的环境下时，也只能维持千分之几秒，生物系统明显温度和湿度太高，但量子态竟然仍旧能够存在——加州大学2004年的一篇论文显示，一个强度低于地磁场1/300、微弱到只能影响量子级系统的磁场仍然会导致欧亚鸲的方向感出现错误，最近Benjamin发表在《物理评论快报》上的论文则为这个实验建立了一个数学模型，指出要感受到如此微弱的磁场，鸟类眼睛里的纠缠态时间至少要达到100微秒（0.0001秒）。

有一种被称作做N@C60的分子，结构是一个氮原子被碳笼所包裹，这是实验室里能维持纠缠态的分子，但在室温下也只能维持80微秒。只能说鸟类眼中的分子结构超过了我们精心打造的分子。

来源：果壳网“环球科技观光团”、《物理评论快报》1月25日论文摘要

沐右 审稿