2026年6月2日——生物量子传感领域的一项重大进展：由慕尼黑工业大学（TUM）领导的研究团队发现并测试了一种新的作用机制，通过该机制，蛋白质可以利用无线电波进行控制。研究过程中，他们影响了一种被称为自旋的敏感量子态，并通过光使其可见。未来，这类发现或将帮助我们仅通过无线电波从外部检测甚至引导细胞内的生化过程。

迄今为止，量子传感主要应用于固态材料，例如含有刻意引入微小缺陷的钻石。研究人员现在将这一原理转移到蛋白质上——这些生物分子可以通过基因工程技术生产并进行针对性定制。未来，这可能使量子传感器直接嵌入细胞或组织中。

这些基于蛋白质的传感器可能特别适合生物传感，即对活细胞、组织或器官进行成像。理论上，它们可以直接位于需要测量的部位，因此适合用于生物体内的研究——这与体积庞大的固态传感器不同。

慕尼黑工业大学自然科学院量子传感教授、该研究（发表于《自然生物技术》）的通讯作者Dominik Bucher解释道：“与成熟的固态系统相比，基于蛋白质的方法不仅能作为传感器使用，还开辟了通过无线电波有针对性控制生物过程的前景——这是一个极其令人兴奋的前景。”

研究人员具体做了什么？

研究人员用蓝光照射两种感光蛋白——即所谓的黄素蛋白。研究的起点是一种隐花色素，这种蛋白在生物学中被研究作为鸟类潜在的磁场传感器。研究中使用的蛋白质样品由弗莱堡大学Erik Schleicher教授研究团队提供。

蓝光在蛋白质中产生了具有非凡自旋特性的自旋相关自由基对：这些是耦合电子对，对磁场极其敏感。这种行为可以通过这些蛋白质的发光强度变得可见。

随后，研究人员有意施加无线电波，并成功改变了蛋白质的发光——从而改变了其背后的自由基对。这证明了生物环境中的敏感量子态能够受到电磁场的影响。

这些蛋白质充当磁场传感器，甚至可以使样品中的磁场分布变得可见。信号通过光进行全光学读出——类似于基于固态的量子传感器。

尽管这仍属于基础研究，但相关发现具有近期生物技术应用的巨大潜力。慕尼黑工业大学自然科学院博士生、该研究的第一作者Kun Meng解释道：“应用可能性涵盖从生物量子传感器到无线电波控制的细胞活动，例如远程控制基因表达。”