Der er en hypotese eller snarere mange hypoteser, hvorefter vores hjerne kun er en biokemisk kvantecomputer. Disse ideer er baseret på antagelsen om, at bevidsthed er uforklarlig på niveau med klassisk mekanik og kun kan forklares ved hjælp af postulaterne af kvantemekanik, superpositionfænomener, kvanteforvikling og andre. Forskere fra University of California i Santa Barbara besluttede gennem en række eksperimenter at finde ud af, om vores hjerne virkelig er en kvantecomputer.
Ved første øjekast kan det se ud som om computeren og hjernen fungerer på samme måde - begge behandler oplysninger, kan gemme det, træffe beslutninger og også håndtere input- og output-grænseflader. I tilfælde af hjernen er disse grænseflader vores sanser, såvel som evnen til at kontrollere forskellige genstande, der ikke er en del af vores krop, for eksempel kunstige proteser.
Der er meget, vi ikke ved om, hvordan vores hjerne fungerer. Men der er mennesker, der tror, at forskellige processer i vores hjerne, som ikke kan forklares med hensyn til klassisk mekanik, kan forklares med kvantemekanik. Med andre ord tror de, at aspekter af kvantemekanik såsom forvikling, fænomenet superposition og alle de andre ting, som kvantefysik fungerer på, faktisk kan kontrollere, hvordan vores hjerner fungerer. Naturligvis er ikke alle enige i denne formulering, men på en eller anden måde besluttede forskere at tjekke den ud.
”Hvis spørgsmålet om kvanteprocesser i hjernen besvares positivt, vil det føre til en reel revolution i vores forståelse og behandling af menneskelige hjernefunktioner og kognitive evner,” siger Mat Helgeson fra University of California Santa Barbara og en af teammedlemmerne. engageret i denne undersøgelse.
Nogle grundlæggende teorier. I kvanteberegningens verden adlyder alt kvantemekanik, hvilket forklarer opførsel og interaktion mellem de mindste objekter i universet - på kvantniveau, hvor reglerne for klassisk fysik ikke finder anvendelse. En af nøglefunktionerne ved kvanteberegning er brugen af såkaldte qubits (kvantebits) som lagringsmedium. I modsætning til almindelige bit, der bruges på almindelige computere og repræsenterer en binær kode i form af "nuller" og "dem", kan qubits samtidig opnå værdier på både nul og en, det vil sige være i den såkaldte superposition, som blev nævnt ovenfor.
Baseret på ovenstående lover kvantecomputere bare utroligt potentiale inden for computervirksomhed, som giver dig mulighed for at klare opgaver (inklusive i videnskab), som selv de mest magtfulde, men på samme tid, almindelige computere ikke er i stand til.
Hvad angår en ny undersøgelse foretaget af forskere fra University of California, som er ved at begynde, vil den være rettet mod at finde "hjerne qubits."
Et af de vigtigste træk ved "normale" qubits er, at de kræver et miljø med meget lave temperaturer, der nærmer sig absolut nul, men forskerne antyder, at denne regel muligvis ikke gælder for qubits, der kan være i den menneskelige krop.
Salgsfremmende video:
Som en del af en af de kommende eksperimenter vil forskere forsøge at finde ud af, om det er muligt at opbevare qubits inde i spin af en atomkerne, og ikke blandt de elektroner, der omgiver den. Især bør forskningsformålet være fosforatomer - et stof indeholdt i vores organismer - ifølge forskere, der er i stand til at spille rollen som biokemiske qubits.
"De omhyggeligt isolerede spins på kernerne kan lagre og muligvis behandle kvanteinformation i flere timer eller mere," siger en af undersøgelsesdeltagerne, Matthew Fisher.
I andre eksperimenter ønsker forskere at se på potentialet for decoherence, der opstår som et resultat af brud på båndene mellem qubits. I løbet af denne proces begynder kvantesystemet selv at vises klassiske funktioner, der svarer til de tilgængelige oplysninger i miljøet. Med andre ord begynder kvantesystemet at blandes eller blive sammenfiltret med miljøet. For at vores hjerne kan betragtes som en kvantecomputer, skal den have et system, der vil beskytte vores biologiske qubits mod denne decoherence.
Opgaven med et andet eksperiment vil være studiet af mitokondrier - de cellulære underenheder, der er ansvarlige for vores stofskifte og overførsel af energi i vores krop. Forskere spekulerer i, at disse organeller kan spille en betydelig rolle i kvanteforvikling og have kvanteforbindelse med neuroner.
Generelt kan neurotransmittere (aktive kemikalier, der bærer elektrokemiske impulser) mellem neuroner og synaptiske forbindelser skabe sammenkoblede kvantenetværk i vores hjerner. Fischer og hans team ønsker at teste dette ved at forsøge at replikere et sådant system i et laboratorium.
Processerne med kvanteberegning, hvis de virkelig er til stede i vores hjerne, vil hjælpe os med at forklare og forstå dens mest mystiske funktioner, for eksempel dens evne til at overføre hukommelse fra kortvarig til langvarig eller komme tættere på at forstå spørgsmål om hvor vores bevidsthed faktisk kommer fra., opmærksomhed og følelser.
Alt dette er et meget højt niveau, meget kompleks fysik sammen med biokemi, så ingen her vil garantere, at vi vil være i stand til at få alle svarene på ovenstående spørgsmål. Selv hvis det viser sig, at vi endnu ikke har nået det krævede niveau, der giver os mulighed for at besvare spørgsmålet om, hvorvidt vores hjerne er en kvantecomputer, kunne den planlagte forskning bidrage meget til at forstå, hvordan det mest komplekse menneskelige organ fungerer.
Nikolay Khizhnyak