芝加哥大學普利茲克分子工程學院（PME）的研究團隊取得一項劃時代的突破，成功將一種存在於生物體內的蛋白質轉化為功能性的量子位元（qubit），這是量子運算的基本單位。這項研究的核心是增強型黃色螢光蛋白質（EYFP），它在環境溫度下展現出量子特性，無需傳統量子感測器所需的極低溫條件。這項創新使得EYFP能夠整合到活細胞中，並在生理條件下保持其量子特性，為生物系統中的量子感測器開闢了新的可能性。
該研究由Jacob S. Feder、Benjamin S. Soloway、Shreya Verma等多位研究人員共同完成，並於2025年8月20日發表在權威期刊《Nature》上。研究團隊的共同首席研究員、芝加哥大學PME教授David Awschalom強調了跨學科研究的重要性，他表示：「我們正進入一個量子物理與生物學界線開始模糊的時代。真正的變革性科學將在此發生。」此項研究獲得美國國家科學基金會（NSF）及戈登與貝蒂摩爾基金會（Gordon and Betty Moore Foundation）的資助。
這項發現標誌著量子物理與生物學融合領域的重大進展。過往，量子技術通常需要極端的低溫和隔離環境才能運作，而生物系統則是在溫暖、充滿動態的環境中活躍。此次研究成功克服了這一鴻溝，展示了蛋白質作為量子位元的可行性，這為開發可生物整合的量子感測器奠定了基礎。這些感測器有望在疾病偵測和即時生物過程監測方面帶來革命性的影響。
研究人員發現，EYFP具有一個亞穩態的「三線態」（triplet state），其自旋特性可以被精確控制，使其能夠作為量子位元進行初始化、透過微波進行操控，並透過光學方式讀取。更令人振奮的是，研究團隊不僅在純化的蛋白質樣本中驗證了這一點，更成功在哺乳動物和細菌細胞內觀察到相同的量子行為。這表明蛋白質量子位元能夠在複雜且充滿干擾的生物環境中保持其量子特性，這對於開發能夠在活體內進行精確測量的量子感測器至關重要。
儘管目前蛋白質量子位元的靈敏度仍不及頂級的固態量子感測器（如金剛石中的氮-空位中心），但其作為一種可基因編碼的量子感測器平台，在奈米級生物感測和量子成像領域展現出巨大潛力。未來研究將聚焦於提升其穩定性、靈敏度，並探索利用生物體的演化和自我組裝機制來優化蛋白質量子位元，以克服當前量子技術面臨的挑戰。這項跨學科的合作成果，預示著量子科學與生命科學的深度融合，將為理解生命現象和開發創新醫療技術開啟新的篇章。