人脑是量子计算机科学实验,你的大脑可能是一台量子计算机

原标题：你的大脑可能是一台量子计算机

我们人类自己的大脑有可能执行着先进的量子计算——现在科学家正在进行一系列详细的实验，以便找出确切的答案。

计算机和大脑有很多相似之处——它们都能处理信息并做出决定，都能处理输入和输出。但一些科学家认为，大脑难以置信的复杂性只能用量子力学来解释。

换句话说，像量子纠缠和叠加这样的现象，或者量子物理学中其他所有棘手的东西，实际上都是我们大脑内经常发生。并不是每个人都如此确信，但我们可能会以任何可能的方式得到答案。

“量子过程是否在大脑中发生？如果这个问题的答案是肯定的，那么它可以彻底改变我们对大脑功能和人类认知的理解。”参与这些测试的加州圣巴巴拉(UCSB)大学Matt Helgeson团队说。

如果你对量子计算领域不熟悉，那么你可以这样理解：它建立在量子力学的思想基础之上，而量子力学是当尺寸非常非常小时，古典物理学的规则不再适合，它以最小的原子尺度解释宇宙。

您需要了解的量子计算最关键的部分是，传统计算机的常规位或开/关(存储数据的所有1和0)被量子位取代。

由于前面提到的叠加思想，量子可以同时为1和0：假设量子对象可以一次处于多个状态，至少在被测量之前是这样的。

所有这些都意味着量子计算有可能创造出比今天的计算机复杂的多的处理网络，这会帮助我们解决科学中最棘手的一些问题。

让我们回到人体。新近资助的研究即将开始进行大脑中的量子比特的搜寻——通常量子比特需要极低的温度才能工作，但在在我们温暖湿润的器官中可能存在一些方法能够使量子比特正常工作。

即将进行的实验之一将试图检查量子位是否可以存储在原子核的核自旋中，而不是周围的电子中。尤其是充满我们身体的磷原子，可以作为生物化学量子位。

“非常独立的核自旋可以存储——也许是处理——几小时或更长时间的人类时间尺度的量子信息，”来自UCSB的一个团队Matthew Fisher说。

其他实验将研究退相干的可能性，当量子比特之间的链接和依赖关系(量子纠缠的思想)开始崩溃时发生退相干。为了让我们的大脑成为量子计算机，我们的生物量子位必须有一种固有的方式来屏蔽退相干。

另一个实验是研究线粒体。线粒体是负责我们新陈代谢的细胞亚基，它可以在全身发送信息。这些细胞器可能在量子比特纠缠中起重要作用。

换句话说，就像量子计算机一样，我们大脑中的神经递质和突触发射可能会产生量子耦合网络。费舍尔和他的团队将试图在实验室中尝试模拟这种结构。

量子计算过程最终可以帮助我们解释和理解大脑最神秘的功能，比如我们保持长期记忆的方式，或者意识，情绪和意识到底来自何处。

所有这些都是非常高级的，复杂的物理学，并且不能保证会得到答案。即使是现在讨论大脑是否是量子计算机还为时过早，这个研究计划应该能更多的揭示这个最复杂的器官是如何工作的。

德国慕尼黑工业大学的Tobias Fromme说： “我们将用最先进的技术从全新的角度探索神经元功能，这将具有巨大的发现潜力。”

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