就能源而言，任何物理系统的“圣杯”都是%的效率。在大多数情况下，这几乎是一个不可能的目标，因为从任何形式的能量首次转移到系统中的那一刻起，它就不可避免地会因各种因素而消失——热量、碰撞、化学反应等——然后才能最终实现最终目标它的设计目的是完成任务。物理学家设法创造出近乎完美效率的系统的唯一方法是将自然推向极端：
在接近绝对零的温度下，通过在具有吸收晶格的（晶体）系统上发射单色（激光）光子，或者在超导、超流等极端情况下。但大自然为我们提供了一个非常令人惊讶的例外：植物。这种不起眼的植物与其他更原始的光合生物（如某些细菌和原生生物）一起吸收特定（蓝色和红色）波长的一小部分阳光，通过复杂的过程将光（光子）能量转化为糖。光合作用。然而不知何故，尽管不遵守上述任何物理条件，吸收的能量几乎%都转化为电子能，然后通过光合作用产生这些糖。自从我们了解光合作用的基本化学途径以来，这一直是一个未解决的问题。但由于量子物理、化学和生物学的结合，我们最终可能得到答案，而生物无序是关键。
每当科学家谈论“效率”时，认识到使用两种不同的定义是非常重要的，具体取决于哪个科学家正在谈论它。
效率意味着检查反应产生的总能量占输入系统总能量的比例。这是在整体考虑完整的端到端系统的整体效率时常用的定义。或者效率可能意味着检查系统的一个孤立部分：所考虑的反应中涉及的输入能量部分，然后该能量的哪一部分被使用或从该反应中释放出来。当考虑端到端交互的单个组件时，这种方法更常用。第一个和第二个定义之间的区别在于，为什么两位不同的物理学家在看待去年国家点火设施的巨大聚变能突破时，会得出看似矛盾的主张：我们同时超越了聚变能的盈亏平衡点，并且核能核聚变消耗的能量仍然是其产生的能量的倍。如果您考虑氢颗粒上的能量入射与反应释放的能量相比，第一个是正确的，而如果您考虑整个完整的设备，包括产生事件的电容器组的低效充电，则第二个是正确的活力。
确实，从整体角度来看，植物的效率甚至比太阳能电池板还要低，太阳能电池板可以将入射太阳能总量的15-20%左右转化为电能。植物中发现的叶绿素，特别是叶绿素分子，只能吸收和利用两个特定的窄波长范围内的阳光：峰值波长约为纳米的蓝光和峰值波长约为纳米的红光。叶绿素a是使光合作用成为可能的分子，存在于所有光合生物中：植物、藻类和蓝细菌。（叶绿素b是另一种仅在某些光合生物中发现的吸光和光合作用分子，具有一组不同的波长峰值。）
当人们考虑到植物上所有入射阳光的总和时，可以转化为植物有用能量的辐射量仅占照射植物的阳光总能量的百分之几；从严格意义上讲，光合作用并不是特别有效。但是，如果我们只