Quantenphänomene zeigen sich entgegen der gängigen wissenschaftlichen Meinung nicht nur auf der subatomaren Ebene, sondern auch in komplexen biologischen Systemen. Nun haben Forscher nachgewiesen, dass die Quantenverschränkung wesentlich zur hohen Effizienz der Photosynthese in Pflanzen beiträgt.

Quantenverschränkung: spukhafte Fernwirkung

Die so genannte Quantenverschränkung gehört zum Bizarrsten, was die moderne Quantenphysik zu bieten hat. Sie besagt, dass zwei Teilchen A und B, die einmal verbunden waren, auch nach der räumlichen Trennung miteinander verbunden bleiben und mit unendlich hoher Geschwindigkeit Informationen austauschen. Je Änderung an einem Teilchen bewirkt wie von Geisterhand dieselbe Veränderung am jeweils anderen Teilchen. Selbst wenn der Zeitpunkt der Trennung weit in der Vergangenheit liegt oder die Teilchen mittlerweile tausende Kilometer voneinander getrennt sind verhalten sich die beiden wie eine Einheit.

Schizophrene Wissenschaft

Die Quantenphysik stellt unser mechanisches Weltbild und die Regeln der Newton’schen Physik ziemlich auf den Kopf. Aber die Forscher haben eine etwas schizophrene Haltung gegenüber den unglaublichen Erkenntnissen auf der subatomaren Ebene eingenommen: All diese Phänomene würden nur auf der Ebene kleinster Teilchen gelten, in größeren Objekten verlören sich diese Eigenschaften und alles sei wieder schön getrennt und gehorche den Regeln der herkömmlichen Physik. Glück gehabt, umdenken nicht erforderlich.

Jetzt wird es allerdings zunehmend eng. Immer öfter wird nachgewiesen, dass Quantenphänomene sehr wohl auch in größeren Systemen auftauchen. Und sogar in lebenden biologischen Systemen. Forscher des U.S. Department of Energy, des Berkeley Lab und der University of California (UC) haben nun erstmals Quantenverschränkungen in Pflanzen nachgewiesen.

Energieübertragung ohne Zeitverlust

Die Forscher konnten zeigen, dass Pflanzen die Quantenverschränkungen verwenden, um Energie aus den Energie-erntenden Komplexen ohne Zeitverlust direkt für elektrochemische Prozesse verfügbar zu machen.

„Die wichtigste Offenbarung dieser Studie ist, dass die Berkeley-Forscher – im Gegensatz zur gängigen wissenschaftlichen Vorstellung, dass die Verschränkung eine fragile und exotische Eigenschaft sei, die schwer zu erhalten und manipulieren ist – nachgewiesen haben, dass Verschränkung in der chaotischen chemischen Komplexität eines biologischen Systems existieren und bestehen kann“, heißt es auf der Webseite des Berkeley Lab.

Aber auch für Forschung und Technik öffnen sich ganz neue Möglichkeiten:

„Die Lektionen, die wir über die Quanten-Aspekte der Licht-Ernte in natürlichen Systemen lernen können, können auf das Design von künstlichen Photosynthese-Systemen übertragen werden, die sogar noch besser sind“, meint Mohan Sarovar vom Berkely Lab. „Die organischen Strukturen der Lichterntekomplexe und ihre synthetischen Imitationen könnten auch als nützliche Komponenten von Quanten-Computern oder anderen Geräten fungieren.“

Von einer unser gesamtes Weltbild herausfordernden wissenschaftlichen Thorie erhält die Quantenphysik nunmehr Einzug in unser tägliches Leben. Wann wird sie in unser Denken Einzug erhalten?

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Bild: Mohan Sarovar