L'étude des phénomènes de la mécanique quantique dans les systèmes biologiques, tels que la cohérence dans la photosynthèse.La biologie quantique est l'étude des phénomènes de la mécanique quantique — tels que la superposition, l'effet tunnel et la cohérence — dans les systèmes vivants. Elle se demande si la nature exploite les effets quantiques pour réaliser des fonctions biologiques qui seraient impossibles ou inefficaces avec la seule physique classique. Ce domaine a pris de l'ampleur grâce à des preuves que la photosynthèse, la magnétoréception aviaire et peut-être l'olfaction reposent sur la cohérence quantique ou la dynamique de spin.
Le terme a été inventé dans les années 1920, mais le domaine moderne a émergé dans les années 2000 avec des expériences sur les complexes photosynthétiques et les protéines cryptochromes. Parmi les pionniers notables figure Erwin Schrödinger, qui a spéculé sur les effets quantiques dans la vie dans son livre de 1944 « Qu'est-ce que la vie ? ».
Au cœur de la biologie quantique, on examine comment des particules comme les électrons et les protons se comportent comme des ondes dans les molécules biologiques. Par exemple, dans la photosynthèse, le transfert d'énergie entre les molécules de pigment peut impliquer une cohérence quantique, où une excitation existe en plusieurs endroits simultanément, lui permettant de sonder plusieurs voies et de trouver le chemin le plus efficace. Dans la magnétoréception, les réactions de paires radicalaires créent des spins électroniques dont l'état quantique est sensible au champ magnétique terrestre, permettant potentiellement aux oiseaux de s'orienter.
La biologie quantique éclaire la conception de systèmes photosynthétiques artificiels, de capteurs quantiques pour la détection de champs magnétiques et de nouvelles approches en imagerie médicale.
Certains chercheurs proposent que l'effet tunnel quantique dans les enzymes accélère les réactions biochimiques par des facteurs allant jusqu'à mille.
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