三一學院科學家巧用理論測量並探討大腦的量子性

在採用一種證明“量子引力”(quantum gravity)存在的想法、來探索人腦及其工作原理之後,都柏林三一學院的科學家們認為 —— 大腦有在使用所謂的“量子計算”(quantum computation)。研究測量的大腦功能,也與短期記憶表現、以及有意的意識相關 —— 表明“量子過程”(quantum processes)也是認知和有意識的大腦功能的一部分。

三一學院科學家巧用理論測量並探討大腦的量子性

截圖(來自:Journal of Physics Communications)

在 2022 年 10 月 7 日發表的一篇論文中,研究人員們詳細闡述了《非經典腦功能的實驗指標》。

這一結論,或許還需要先進的多科學方法來證實,屆時它將增強我們對“大腦如何工作”,以及如何維持、甚至治癒大腦有更深入的了解。

此外相關理論有助於尋找創新技術、並用於打造更先進的量子計算機。論文合著者、三一學院神經學研究所(TCIN)首席物理學家 Christian Kerskens 博士是表示:

我們開發了一個旨在證明量子引力存在的實驗構想,即採用已知的量子系統、讓它與另一個未知的系統產生相互作用。

若與已知系統糾纏到了一起,便可論證對方也必須為一套量子系統 —— 巧妙地繞過了我們為一無所知的東西尋找測量設備的困難。

具體說來是,實驗期間,三一學院的科學家們將“腦脊液”(brain water)的質子自旋指定為已知系統。

作為一種流體,它在人類的大腦中自然形成,而質子自旋可藉助 MRI 磁共振成像來測量。

然後藉助特定的 MRI 設計來尋找糾纏自旋,讓我們發現了 MRI 信號類似於心跳誘發電位(一種 EEG 信號)。

一些人可能專門了解過、或僅從影視作品中看到過 EEG 的腦電電流測量應用。但是像心跳誘發電位這樣的電生理電位,通常並不能用 MRI 輕易檢測到。

科學家認為只能通過觀察來了解,因為大腦中的核質子自旋、是被糾纏到一起的。CHristian Kerskens 博士補充道:

若糾纏是這裡唯一可能的解釋,那這就意味着大腦處理過程必須與核自旋相互作用,介導核自旋之間的糾纏。

基於此,我們可推斷上述大腦功能也勢必基於量子理論。因為它們也與短期記憶表現和有意的意識相關,或是人腦認知與意識性大腦功能的重要組成部分。

綜上所述:量子大腦的理論,能夠很好地解釋為何人類可在不可預見的狀況、決策制定、或新事物學習等方面,仍遠勝傳統超級計算機。

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