الجسيمات المفردة كالفوتونات لها تأثيرات مباشرة في تركيب الجزيئات البيولوجية المفردة، كما يحصل في جزيئات الشبكية حيث تغيّر هذه الجزيئات ترتيبها عند امتصاصها لعدد قليل من الفوتونات، وما يترتب على ذلك من حساسية كبيرة للضوء، كما في بروتينات الرودوبسين؛ ما يجعل العين من أفضل العدسات على الإطلاق. بعض الباحثين عَدَّ العين كالة قياس كمومية (Rieke & Baylor; Chakravarthi et al., 2008; Devi et al., 2008; Khoshbin-e-KHoshnazar, 2014)

من المعروف الدور الذي يلعبه البروتين رودوبسين الموجود في الشبكية في المراحل الأولى من عملية الرؤية باعتباره مادةً فعالةً ضوئيا. يعمل الرودوبسين عند تفاعله مع الفوتونات في تحويل المجاميع الملحقة به من وضعية cis إلى وضعية trans، وهذه تُحدِث تأثيرًا في العصب البصري الذي ينقل الإشارة إلى الدماغ، ومعالجتها لتتشكل الصورة بين الباحثون 1991 ,.Schoenlein et al أن عملية التحول هذه تحصل خلال 200 فمتوثانية فقط؛ ما يجعلها ضمن فترة التماسك الكمومي؛ حيث تكون فترات فك التماسك الكمومي بمديات البيكو أو النانوثانية. كما أكد (1994). Wang et al المبدأ ذاته في تجارب مماثلة. وبيَّن (2017). Johnson et al أن التفاعلات الكيموضوئية الفائقة السرعة في الرودوبسين تبدأ بتحولات اهتزازية من الحالة القاعية للمواد المتفاعلة إلى الحالة المحفزة بالأنماط الاهتزازية؛ فالتفاعلات الكيموضوئية الأولية في الرؤية هي أزمرة بروتين الشبكية الرودوبسين وتكون تفاعلات اهتزازية متماسكة، لكن عوامل Franck-Condon المسؤولة عن بدء التفاعل التي يصعب حلُّها باستخدام الطرق المعتادة، أمكن حلُّها باستخدام مطياف الفوتون الثنائي الأبعاد.

شكل 12-2: مستقبلات الرؤية. (a) مقطع عرضي في العين يُظهر العدسة والقزحية والخلايا العصبية على اليمين. (b) تحتوي الشبكية في الحيوانات على ملايين الخلايا المستقبلة القضبانية والمخاريط. يُظهر الشكل أشكال وترتيب الخلايا القضبانية والمخاريط. (c) الأقراص في الخلايا المخروطية والقضبانية. هذه الأقراص تكون مجوّفة وتتألف من أغشية مشبعة بالبروتين المستقبل للضوء رودوبسين في حالة الخلايا القضبانية، وبضع أنواع من بروتينات إيودوبسين (Iodopsi) في حالة المخاريط. تم إبراز الرودوبسين في الشكل. (d) يمتص الضوء بواسطة الراتينال (أحمر) الجزيئة الحاملة للصبغة تقع داخل الرودوبسين (الأنبوبة الزرقاء والسطح الرمادي)، والتي بدورها تقع في الغشاء الدهني (بني). الراتينال المثار بالضوء يعاني تفاعل أزمرة قادحًا إشارة رؤية. عن: (2014) Schulten & Hayashi.

حسب (2016) ,.Tisley et al فإن التجارب التي أُجريت في أربعينيات القرن العشرين، أثبتت قدرة الناس المدربين على الظلمة تحسس الإشارات الضوئية لحد عدد قليل من الفوتونات. غير أن قدرة الإنسان على تحسس الفوتون المفرد بقيت غير معروفة، بسبب الضوضاء التي تُرافق عملية الرؤية في جميع مراحلها، وكذلك التقنيات المستخدمة خاصةً الضوء من مصادر تقليدية. لكن استخدام ضوء منخفض التغيرات الإحصائية سيزيل تلك الضوضاء المحدّدة لتحسُّس المستويات المنخفضة من الضوء. وباستخدام فوتونات مفردة بطاقة ^19–10 × 4 جول، وهي تمثل أضعف إشارة ضوئية كمومية، تم إثبات قدرة العين البشرية على تحسس الفوتونات المفردة باحتمالية مهمة أعلى من الصدفة. كما بينت التجربة أن امتصاص الضوء تحت هذه الظروف يُحدِث تغييرًا في عملية الاكتساب لنظام الرؤية يتصف بتطور زمني يستمر لثوان. وأكد (2018) ,.Holmes et al  أن ملايين الخلايا القضبانية يتمكّن كلٌّ منها على تحسس الفوتون المفرد.

استعرض (2014) Schulten & Hayashi البيولوجيا الكمومية للراتينال (Retinal) باعتباره حامل صبغة بيولوجية، معروفًا دوره كمُستقبِل للضوء في الأشكال العليا للحياة، كما أنه يعمل كهوائي في تحويل طاقة الضوء والانتحاءات الضوئية في البكتيريا. يوجد حامل الصبغة في بروتينات الشبكية المختلفة أهمها مستقبل الضوء الرودوبسين (Rhodopsin) ومضنَّة البروتون المسيرة ضوئيا الرودوبسين البكتيري (Bacteriorhodopsin). يُظهر الراتينال قدرةً عالية على تكييف خواص امتصاصه الطيفية، والاختيار الدقيق لنواتجه الضوئية، والتي تُوجّه بواسطة بروتينات الشبكية. الرودوبسين بروتين غشائي (مرتبط بغشاء الخلية) في الخلايا القضبانية في شبكية عيون الحيوانات، ويحتوي على جزيئة راتينال كحاملة صبغة محاطة بسبعة لوالب غشائية للبروتين (شكل 12-2).

يعمل الرودوبسين كبروتين مُستقبِل للرؤية الأحادية اللون خاصة في الظُّلمة. أما بروتينات الشبكية المناظرة الأخرى وهي الأيودوبسينات، فتُوجد في خلايا المخاريط، وتعمل كمستقبلات لرؤية اللون في ضوء النهار. تعمل بروتينات راتينال أيضًا في بعض أنواع البكتيريا كمضخّات بروتون، مسيرة ضوئياً، والتي تحافظ على الجهد الكهربائي لغشاء الخلية كما في حالة الرودوبسين البكتيري، أو كمتحسّسات ضوئية في الانتحاءات الضوئية البكتيرية.

كل بروتينات راتينال متشابهة تركيبيًا؛ حيث تتألف من سبعة لوالب، وحامل الصبغة يرتبط مع الحامض الأميني لايسين كمجموعة جانبية. آليات التنشيط الضوئي لوحدات بروتين الراتينال تتضمَّن تفاعل أزمرة ضوئيا وعمليات كمومية.