量子生物學是研究量子力學和理論化學在經典物理定律無法準確描述的生物學方面的應用。 理解基本的量子相互作用很重要，因為它們決定了生物系統中下一層組織的特性。

許多生物過程涉及將能量轉化為可用于化學轉化的形式，并且本質上是量子力學的。 這些過程涉及化學反應、光吸收、激發電子態的形成、激發能量的轉移以及化學過程中電子和質子（氫離子）的轉移，例如光合作用、嗅覺和細胞呼吸。 量子生物學可以根據量子力學效應使用計算來模擬生物相互作用。 量子生物學關注非平凡的量子現象的影響，這可以通過將生物過程簡化為基礎物理學來解釋，盡管這些影響很難研究并且可能是推測性的。

量子生物學是一個新興領域； 當前的大部分研究都是理論性的，并且存在需要進一步實驗的問題。 盡管該領域最近才受到大量關注，但在整個 20 世紀，它已被物理學家概念化。 有人提出，量子生物學可能在醫學界的未來發揮關鍵作用。 量子物理學的早期先驅們看到了量子力學在生物問題中的應用。 歐文薛定諤 1944 年的著作《生命是什么？ 討論了量子力學在生物學中的應用。 薛定諤引入了一種非周期性晶體的概念，這種晶體在其共價化學鍵的配置中包含遺傳信息。 他進一步提出突變是由量子躍遷引入的。 其他先驅 Niels Bohr、Pascual Jordan 和 Max Delbruck 認為，互補性的量子概念是生命科學的基礎。 1963 年，Per-Olov L?wdin 發表了質子隧穿作為 DNA 突變的另一種機制。 在他的論文中，他表示有一個新的研究領域叫做量子生物學。 1979年，蘇聯和烏克蘭物理學家亞歷山大·達維多夫出版了xxx本量子生物學教科書，名為《生物學與量子力學》。

進行光合作用的生物通過觸角中的電子激發過程吸收光能。 這些觸角因生物而異。 例如，細菌使用環狀觸角，而植物使用葉綠素色素來吸收光子。 光合作用產生 Frenkel 激子，它提供電荷分離，細胞將其轉化為可用的化學能。 在反應位點收集的能量必須在其因熒光或熱振動運動而丟失之前快速轉移。

各種結構，例如綠色硫細菌中的 FMO 復合物，負責將能量從觸角轉移到反應位點。 電子吸收和轉移的 FT 電子能譜研究顯示效率超過 99%，這無法用擴散模型等經典力學模型解釋。 相反，早在 1938 年，科學家們就推測量子相干性是激發能量轉移的機制。

科學家們最近一直在尋找這種能量轉移機制的實驗證據。 2007 年發表的一項研究聲稱在 ?196°C (77 K) 下鑒定了電子量子相干性。 2010 年的另一項理論研究提供的證據表明，量子相干性在生物相關溫度（4°C 或 277 K）下的壽命長達 300 飛秒。 同年，使用二維光子回波光譜對光合隱藻進行的實驗進一步證實了長期量子相干性。 這些研究表明，通過進化，大自然已經發展出一種保護量子相干性以提高光合作用效率的方法。

然而，關鍵的后續研究質疑對這些結果的解釋。 單分子光譜現在可以顯示光合作用的量子特性，而不會受到靜電紊亂的干擾，一些研究使用這種方法將報告的電子量子相干性特征分配給發色團中發生的核動力學。 出現了許多試圖解釋出乎意料的長期一致性的提議。 根據一項提議，如果復合體中的每個位置都感受到自己的環境噪音，由于量子相干性和熱環境，電子將不會保持在任何局部最小值，而是通過量子行走進入反應位置。 另一個提議是，量子相干率和電子隧道效應會產生能量匯，將電子快速移動到反應位點。