服從量子力學的系統是眾所周知的難以視覺化，但伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的研究人員開發了一種插圖技術，在一種稱為相干圖的易讀圖表中顯示量子特徵。研究人員用這些圖來研究支撐光合作用的量子機制，這是植物和一些細菌利用陽光將二氧化碳和水轉化為食物的過程。

第一大學化學教授兼項目負責人南希-馬克里說：”很難相信相干圖是如此簡單。當處理非直觀的量子現像作為光合作用等複雜過程的一部分時，解釋理論計算可能是一個相當大的挑戰。但相干圖在一個快照中告訴你你需要知道的一切。”

在最近發表在《物理化學快報》上的一項研究中，Makri的研究小組應用相干圖，以一種新的方式分析了早期的光合作用細菌的計算機模擬。研究人員研究了”收穫”陽光的分子復合體，吸收陽光並將其能量轉移到一個處理二氧化碳和水的化學反應場所。相干圖不僅清楚地顯示了能量是如何轉移到反應場所的，而且對這種轉移給出了明確的量子解釋。

Makri小組的工作被刊登在《物理化學快報》的封面上。細菌採光復合物的圖表與說明復合物量子行為的相干圖相對照。來源：《物理化學通訊》雜誌

Makri解釋說，相干圖是還原密度矩陣的說明，這是一個包含關於一個系統的量子行為的所有信息的數學對象。她說：”即使是規模不大的系統，還原密度矩陣也會變得相當大，而且其所有組成部分都是相互關聯的。這實在是太多的信息需要分析了。不過，有了相干圖，光是看一眼就有大量的信息從圖片中跳出來。”

據Makri說，這些信息使研究人員能夠”非常透明地”確定細菌光收集複合體中的能量轉移途徑。該複合體包含一個外環和一個內環的分子。外環吸收太陽光，內環包含化學反應部位。Makri的研究小組表明，這兩個環是由分子中的原子的運動連接起來的，相干圖清楚地說明了這些運動將能量從外環集中到內環。展望未來，我相信相干圖將成為基於量子力學的理論分析的一個寶貴工具。就在這項研究中，他們對光合作用機制給出了重要的見解，這是生物學的偉大奧秘之一。”