@ 2018.03.30 , 16:00

我们都是量子计算机吗?

我们都是量子计算机吗?
Credit: 锐景创意

人类大脑也许能够处理最高深的量子计算。目前,科学家即将进行一系列详细实验,试图证明这点。

我们很容易看到大脑和计算机的相似性——它们都会处理信息、作出决策,都有输入和输出。不过,一些科学家认为,人类大脑太复杂了,只有量子力学能够解释。换句话说,量子物理里的费解现象(如量子纠缠、量子叠加)其实常常发生在人类大脑里。如果得到证实,那么它将彻底改变我们对大脑功能和人类认知的理解。

在原子尺度上,经典物理法则不再适用,量子力学取而代之。典型计算机的信息量单位及度量单位是比特(bit),而量子计算的单位则是量子比特/量子位(qubit)。由于量子态叠加原理(量子客体可以同时呈多个状态,直到被测量),量子比特可以同时是1和0。这意味着,相较于普通计算机,量子计算能够建立复杂得多的处理网络,帮助人类解决某些最难解决的科学问题。

说回人体。科学家即将开启一系列新研究,搜寻人类大脑里的量子比特。通常,量子比特需要超低温才能运行,但在温暖潮湿的人体器官里,可能也有办法。在其中一项实验里,他们将检测量子比特能否储存在原子核的核自旋里,而非围绕原子核的电子。特别是人体富含的磷原子,它们也许可以作为生物化学量子比特。在人类的时间尺度上,隔离得很好的核自旋能够储存量子信息长达数小时甚至更久。

此外,他们将通过实验寻找退相干的可能性——当量子比特之间的相干性开始衰减时,就会发生退相干。如果人类大脑是量子计算机,那么肯定存在某种固有方法,使生物量子比特免遭退相干。

他们也打算探究线粒体。在细胞里,线粒体负责新陈代谢,并向其它身体部位发送信息。在量子比特纠缠中,这种细胞器可能起到重要作用。

换句话说,神经递质和突触可能打造量子耦合网络,正如量子计算机。这回,研究人员打算在实验室里模拟这点。

最终,量子计算过程也许能够帮助我们解释和理解那些神秘的大脑功能,比如:我们如何保持长期记忆?意识和情绪到底来自哪里?

这些都是非常高端、非常复杂的物理学。科学家无法保证我们能够得到答案。但毫无疑问,即便无法判断人类大脑是不是量子计算机,这些新研究也将大大增进我们对人类大脑的理解。

本文译自 sciencealert,由译者 蛋花 基于创作共用协议(BY-NC)发布。
原作者:D□□ID NIELD


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