量子生物学是研究生命现象中的量子效应及其对生物体的影响的交叉学科。它探索生物系统中的量子物理现象，并尝试解释这些现象对生命的重要性。
在光合作用过程中，植物利用量子物理过程。为了解植物如何做到这一点，芝加哥大学的科学家最近在分子水平上模拟了叶子的工作原理。他们“被震惊了”。研究表明，植物的行为就像一种奇怪的物质第五态，称为玻色-爱因斯坦凝聚态。更奇怪的是，这些冷凝物及其特性过去通常只有在接近绝对零度的温度下才被观察到。
玻色-爱因斯坦凝聚态，又称为物质的第五态，指玻色子占据相同的量子态，基本上充当单个原子。激发的电子和它们留下的空间（称为空穴）可以一起作为玻色子，产生激子凝聚体。激子凝聚和光合作用之间可存在联系，这可以解释为什么植物在将光转化为食物方面如此有效。
物质最常见的三种状态是固态、液态和气态。当增加或减少压力或热量时，材料可以在这些状态之间转换。常说等离子体是物质的第四态。在等离子体中，原子分解成带正电的离子和带负电的电子。这通常发生在材料过热时。例如，太阳主要是一个由超热等离子体组成的超大球体。
如果物质可以过热，它也可以过冷，导致粒子进入非常低的能量状态。有两种主要类型的粒子，玻色子和费米子，它们的区别在于一种叫做自旋的特性——一种与粒子的角动量有关的奇怪的量子力学特性。玻色子是具有整数自旋（0、1、2等）的粒子，而费米子具有半整数自旋（1/2、3/2等）。这种属性由自旋统计定理描述，这意味着如果交换两个玻色子，将保留相同的波函数。但不能对费米子做同样的事情。
在玻色-爱因斯坦凝聚体中，材料中的玻色子能量非常低，以至于它们都处于相同的状态，充当单个粒子。这允许在宏观尺度上看到量子特性。玻色-爱因斯坦凝聚态于年首次在实验室中诞生，当时的温度仅为纳开尔文（nanokelvin）温度。
激子的玻色-爱因斯坦凝聚，其中激子凝聚成单个相干量子状态，称为激子凝聚态，可实现无摩擦能量传输，但通常发生在高度有序材料中的极端条件，例如石墨烯双层。相反，光合作用光捕获复合物在无序系统中表现出极其有效的能量转移环境条件。在该研究，科学家建立这两种现象之间的联系，用于室温光合作用中光收集中类似激子凝聚的能量传输放大。
在典型的植物叶子的光合作用过程中，植物需要三种基本成分来制造自己的食物——二氧化碳、水和光。一种叫做叶绿素的色素从红色和蓝色波长的光中吸收能量。它反射其他波长的光，使植物看起来是绿色的。
在分子水平上，吸收的光激发生色团内的电子，生色团是决定其反射或吸收光的分子的一部分。这引发了一系列连锁反应，最终为植物生产糖分。芝加哥大学的研究人员使用计算机模型研究了绿色硫细菌（一种光合微生物）中发生的情况。
光激发电子，电子和它留下的空白空间（称为空穴）一起充当玻色子。这种电子-空穴对称为激子。激子移动以将能量传递到另一个位置，为生物体制造糖份。
光合光捕获复合物（Photosyntheticlight-harvesting