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 蛋花 编辑发布。
原作者：D□□ID NIELD