我們都是量子計算機嗎？
Credit: 銳景創意
人類大腦也許能夠處理最高深的量子計算。目前，科學家即將進行一系列詳細實驗，試圖證明這點。
我們很容易看到大腦和計算機的相似性——它們都會處理信息、作出決策，都有輸入和輸出。不過，一些科學家認為，人類大腦太複雜了，只有量子力學能夠解釋。換句話說，量子物理里的費解現象(如量子糾纏、量子疊加)其實常常發生在人類大腦里。如果得到證實，那麼它將徹底改變我們對大腦功能和人類認知的理解。
在原子尺度上，經典物理法則不再適用，量子力學取而代之。典型計算機的信息量單位及度量單位是比特(bit)，而量子計算的單位則是量子比特/量子位(qubit)。由於量子態疊加原理(量子客體可以同時呈多個狀態，直到被測量)，量子比特可以同時是1和0。這意味著，相較於普通計算機，量子計算能夠建立複雜得多的處理網路，幫助人類解決某些最難解決的科學問題。
說回人體。科學家即將開啟一系列新研究，搜尋人類大腦里的量子比特。通常，量子比特需要超低溫才能運行，但在溫暖潮濕的人體器官里，可能也有辦法。在其中一項實驗里，他們將檢測量子比特能否儲存在原子核的核自旋里，而非圍繞原子核的電子。特別是人體富含的磷原子，它們也許可以作為生物化學量子比特。在人類的時間尺度上，隔離得很好的核自旋能夠儲存量子信息長達數小時甚至更久。
此外，他們將通過實驗尋找退相干的可能性——當量子比特之間的相干性開始衰減時，就會發生退相干。如果人類大腦是量子計算機，那麼肯定存在某種固有方法，使生物量子比特免遭退相干。
他們也打算探究線粒體。在細胞里，線粒體負責新陳代謝，並向其它身體部位發送信息。在量子比特糾纏中，這種細胞器可能起到重要作用。
換句話說，神經遞質和突觸可能打造量子耦合網路，正如量子計算機。這回，研究人員打算在實驗室里模擬這點。
最終，量子計算過程也許能夠幫助我們解釋和理解那些神秘的大腦功能，比如：我們如何保持長期記憶？意識和情緒到底來自哪裡？
這些都是非常高端、非常複雜的物理學。科學家無法保證我們能夠得到答案。但毫無疑問，即便無法判斷人類大腦是不是量子計算機，這些新研究也將大大增進我們對人類大腦的理解。
本文譯自 sciencealert，由譯者 蛋花 基於創作共用協議(BY-NC)發布。
原作者：DAVID NIELD
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