Complexe Fenna–Matthews–Olson

Ce complexe est le CPP le plus simple apparaissant dans la nature et constitue donc un modèle de test approprié pour le développement de méthodes pouvant être transférées à des systèmes plus complexes comme le photosystème I. Engel et ses collègues ont observé que le complexe FMO présente une cohérence quantique remarquablement longue[10], mais après une dizaine d'années de débat, il a été démontré que cette cohérence quantique n'a aucune importance pour le fonctionnement du complexe[11]. En outre, il a été démontré que les oscillations à longue durée de vie observées dans les spectres sont uniquement dues à la dynamique vibratoire de l'état fondamental et ne reflètent aucune dynamique de transfert d'énergie[12].

La récolte de la lumière lors de la photosynthèse utilise à la fois des processus physiques classiques et des processus de mécanique quantique, avec une efficacité énergétique de près de 100%. Pour que la lumière produise de l'énergie lors des processus classiques, les photons doivent atteindre les sites de réaction avant que leur énergie ne se dissipe en moins d'une nanoseconde. Dans les processus photosynthétiques connus, cela n'est pas possible : l'énergie pouvant exister dans une superposition d'états, elle peut emprunter toutes les voies d'un matériau en même temps. Lorsqu'un photon trouve la bonne destination, la superposition s'effondre, rendant l'énergie disponible. Cependant, aucun processus purement quantique ne peut être entièrement responsable du phénomène, car certains processus quantiques ralentissent le mouvement des objets quantifiés dans les réseaux. La localisation d'Anderson empêche la propagation des états quantiques dans des milieux aléatoires. Comme l'état se comporte comme une onde, il est vulnérable aux effets d'interférence perturbateurs. Un autre problème est l'effet zéno-quantique, dans lequel un état instable ne change jamais s'il est mesuré/observé en continu, car l'observation stimule constamment l'état de superposition, l'empêchant de s'effondrer[13] - [14].

Les interactions entre les états quantiques et l'environnement agissent comme des mesures. L'interaction classique avec l'environnement modifie la nature ondulatoire de l'état quantique juste assez pour empêcher la localisation d'Anderson, tandis que l'effet zéno-quantique prolonge la durée de vie de l'état quantique, lui permettant d'atteindre le centre de réaction[13]. La proposition d'une longue durée de vie de la cohérence quantique au sein du complexe FMO a incité de nombreux scientifiques à étudier la cohérence quantique dans le système, l'article d'Engel de 2007 ayant été cité plus de 1 500 fois dans les cinq années suivant sa publication. La proposition d'Engel fait toujours l'objet d'un débat dans la littérature, l'idée étant que les expériences initiales ont été interprétées de manière incorrecte en attribuant les oscillations spectrales à des cohérences électroniques plutôt qu'à des cohérences vibratoires de l'état fondamental, qui devraient naturellement avoir une durée de vie plus longue en raison de la largeur spectrale plus étroite des transitions vibratoires.

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Fenna–Matthews–Olson complex » (voir la liste des auteurs).