心智也在使用量子計算？

在諸多力圖充分發揮量子計算潛力的工作正在進行的當下，科學家們或許可以嘗試觀察我們的大腦，從而窺見更多的可能性：

一項發表在Journal of Physics Communications上的新研究就表明，大腦實際上與量子計算機有很多共同點。

這項發現能啓示我們很多關於神經元功能以及量子力學基礎的知識。比方說，該研究也許可以解釋爲什麼我們的大腦在做決策或學習新信息等任務中，比超級計算機表現更好。

論文題目：

Experimental indications of non-classical brain functions

DOI：

https://doi.org/10.1088/2399-6528/ac94be

與許多量子計算研究一樣，這項研究着眼於糾纏的概念——也就是兩個獨立的粒子如何處於相互聯繫的狀態中。

都柏林大學的物理學家克里斯蒂安·科爾斯肯斯（Christian Kerskens）說：“我們改編了一個想法，這個想法原本是爲實驗證明量子引力之存在而生的。根據這個想法，你可以讓已知的量子系統與一個未知系統相互作用。”

“如果已知系統互相糾纏，那麼未知系統也一定是一個量子系統。它規避了爲我們一無所知的事物尋找測量設備的困難。”

換句話說，已知系統之間的糾纏或關係只有在中間的中介系統——那個未知的系統——也在量子水平上運行時纔會發生。雖然我們無法直接研究未知系統，但它產生的影響可以被觀察到，就像量子引力一樣*。

*譯者注

Bose, Sougato, et al. "Spin entanglement witness for quantum gravity." Physical review letters 119.24 (2017): 240401.

- Chan Hagen -

腦水也糾纏

爲了達到本研究的目的，我們將“腦水”（大腦中形成的液體）的質子自旋充當已知系統，然後用特定的磁共振成像 (MRI) 掃描技術來非侵入性地測量質子活動。粒子的自旋是一種量子力學性質，它決定了粒子的磁性和電學特性。

通過這項技術，研究人員能夠看到類似於心跳誘發電位信號的腦電圖（EEG）信號。這些信號通常無法通過 MRI 檢測到，而研究者認爲，因爲大腦中的核質子自旋相互糾纏，這種信號才能被觀測到。

該團隊記錄的觀察結果需要通過未來的跨科學研究進一步驗證，但目前的結果十分可喜，或成爲人腦活躍時能呈現非經典的量子事件的有力證據。

- Chan Hagen -

科爾斯肯斯說：“如果糾纏是這裡唯一可能的解釋，那麼這意味着大腦活動一定與核自旋相互作用，從而介導了核自旋之間的糾纏。因此，我們可以推斷出那些大腦的功能一定是量子的。”

點亮 MRI 讀數的大腦功能也與短期記憶和自覺意識相關。科爾斯肯斯認爲，如果大腦活動確實是量子的，那麼這表明量子過程在認知和意識中起着至關重要的作用。

研究人員下一步需要做的是更多地瞭解大腦中這個未知的量子系統。這樣，我們或許就能完全理解我們腦中自帶的量子計算機是如何工作的。

科爾斯肯斯說：“薛定諤曾在距離我們實驗室50米遠的演講廳，分享他那聞名於世的關於生命的思考。而如今，我們的實驗可能會揭示生物學的奧秘、甚至從科學角度上更難理解的意識問題。”

作者：David Nield | 封面：Chan Hagen

譯者：Kingsley Zheng | 校對：M.W.

編輯：M.W. | 排版：語月

原文：

https://www.sciencealert.com/study-suggests-spins-of-brain-water-could-mean-our-minds-use-quantum-computation

本文來自微信公衆號“神經現實”，謝絕轉載到其它平臺。如需開設白名單，請在後臺回覆“轉載”，查看轉載規範。公衆號改版，星標“神經現實”公衆號，不錯過任何一條消息。