植物光
光合作用是高层次的量子效应的典型应用，它是一个引人注目的且极为重要的生物过程。在光合作用中，植物将光转化为能量。正如我们看到的，如同任何包含原子或电子的物质一样，任何光与物质的相互作用都必然基于量子力学。最近，科学界有关光合作用的最新研究表明，量子物理学在这个过程中可能起到了更多的功能性作用。
即便不包含不可思议的量子力学，光合作用也仍是一种神奇的自然技术。植物暴露在光中会发生不平常的事情，其最早的线索是由约瑟夫·普利斯特列(JosephPriestley)偶然发现的。18世纪70年代中期，这个经常招惹麻烦且我行我素的牧师受到谢尔伯恩(Shelburne)伯爵的邀请在他的豪宅柏吾德宫当上了图书管理员。为了报答普利斯特列经常陪他聊天，谢尔伯恩伯爵资助普利斯特列做关于空气的性质和成分的研究。谢尔伯恩伯爵将他的图书室旁边的一个小房间提供给了他的管理员普利斯特列。在这里，普利斯特列可以进行自己的实验，而伯爵也可将其作为一种娱乐方式向来访的客人炫耀。
尽管普利斯特列自己并未认识到氧气的存在，但他还是被公认为发现氧气的第一人。他是燃素学说(ThePhlogistonTheory)的支持者。燃素学说认为物质在燃烧时会释放出一种叫燃素的物质。空气中容纳有部分燃素。例如，将一支蜡烛放人一个钟形玻璃罩内，烛火燃烧一段时间后会熄灭，这是因为空气已被完全“燃素”化了。事实上，这是由于空气中的氧气被消耗了--燃素是一类抗氧化剂。普利斯特列发现，钟罩内的老鼠同样可以使空气“燃素”化，被放人钟罩内的老鼠会在不久后窒息昏倒。如果我们在钟罩内放置一株绿植与老鼠相伴，似乎可使“受伤的空气”恢复原样，从而让动物存活下去。
在物质燃烧时或动物呼吸时，空气中的某些物质是受限的或有限的，而植物会在一定程度上将其恢复。这就是普利斯特列当时通过实验意识到的结果。直到18世纪末，法国牧师塞尼比尔(Senebier)和瑞士科学家西奥多·德·索绪尔(TheodoredeSaussure)才发现“受伤的空气”是二氧化碳。二氧化碳是由燃烧或呼吸所产生。在光的作用下，植物会将这种气体转化为氧气，并生成碳基分子。我们现在知道，来自太阳的光产生的光合作用哺育着地球。绿植尤其是藻类是这些光合作用的直接作用对象，它们通过光合作用消耗掉一半以上的太阳能，同时间接地将能量提供给了复杂食物链中的食草动物(或者食用食草动物的其他动物)。
光合作用中的物理和化学过程是非常复杂的，它是一个完整的链式反应。首先，光使特殊颜色分子(如植物中的叶绿素)中的电子能级得到提升。这种能量通过光合作用中心被转化为化学态能量，在此过程中，植物生成氧并吸入碳。在光合作用的这些错综复杂的步骤中，其中有一步是人类迄今所探知到的最快的化学反应，它的化学反应速度达到了万亿分之一秒。
从叶绿素中第一个电子激活开始直到它到达光合作用中心将二氧化碳转换为糖，并释放一些氧气作为交换的能量，在量子层面发生了许多有趣且重要的事情。量子粒子的行为表现为波的形式，使其能量可从一个分子传递到另一个分子。第一个被激活的电子产生的能量波延伸到下一个分子中，并将这种激发效应逐一传递下去。此外，这些波也并非像酒*走路那般毫无规律，而是彼此重叠最终达到一种相干状态--所有波的波动状态相一致，类似于产生激光的一种状态。
虽然这一相干行为被提出已有一段时间了，且也有一些较弱的证据表明，在较大的植物样本中确有相干行为的存在。但直到年，西班牙和英国格拉斯哥的研究人员才在分子水平上证实了这个问题。他们采用单一光子的激光，观察将光子转为化学能量的反应中心内所进行的一些工作中的细微之处。捕光的紫色细菌实验也显示出，量子粒子能探寻所有可发生能量转化的路径的实现概率，并从中找到最佳的一条路径。这意味着，尽管各路径上的分子联系会因为生物体的活动而发生变化，但量子粒子会随着这种变化不断地调整转化过程。它的转化效率可达到90%左右，远高于我们认知的太阳能电池(这极可能对未来光伏电池的发展产生影响)。