最新研究：人脑可能暗藏量子计算能力

最新研究：人脑可能暗藏量子计算能力

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https://m.qbooks.qq.com/read/1036697907/30

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https://en.wikipedia.org/wiki/The_Emperor%27s_New_Mind

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https://phys.org/news/2022-10-brains-quantum.html

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https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10813156/

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https://www.siliconrepublic.com/innovation/brains-quantum-research-trinity

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https://www.bbntimes.com/science/the-neuroscience-of-quantum-computing

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https://neurosciencenews.com/brain-quantum-computing-21695/

2022年，都柏林三一学院的一项突破性研究发现，人类大脑可能在进行量子计算。这一发现不仅为诺贝尔奖得主罗杰·彭罗斯30多年前提出的量子意识理论提供了新的证据，还可能彻底改变我们对大脑认知过程的理解。

1989年，数学物理学家罗杰·彭罗斯在其著作《皇帝的新脑》中提出一个惊人的假设：人类意识的本质可能与量子力学密切相关。他认为，人类大脑的意识过程是非算法的，不能用传统的图灵机模型来解释。彭罗斯指出，大脑中的量子效应可能在意识的产生中扮演着关键角色，而这种量子效应与量子引力理论中的某些概念有关。

要理解大脑如何可能进行量子计算，我们首先需要了解量子计算的基本原理。量子计算利用了量子力学中的三个基本原理：叠加、纠缠和干涉。

• 叠加：在经典计算中，一个比特只能处于0或1的状态。而在量子计算中，一个量子比特（qubit）可以同时处于0和1的叠加状态。这种叠加状态使得量子计算机在处理某些问题时比传统计算机更有效率。

• 纠缠：两个或多个量子比特可以形成一种特殊的关联状态，即使它们相距很远，对其中一个比特的测量结果也会立即影响到另一个比特的状态。这种现象被称为量子纠缠，是量子计算中实现并行处理的关键。

• 干涉：量子比特之间的干涉效应可以用来增强或抵消某些计算路径，从而优化计算结果。

都柏林三一学院的研究团队通过改进用于验证量子引力存在的实验方法，发现大脑功能与量子过程存在关联。他们使用核磁共振成像（MRI）技术检测到类似脑电图信号的心跳诱发电位，这可能表明大脑中的核质子自旋发生了量子纠缠。

研究的首席物理学家Christian Kerskens博士解释说：“我们使用‘脑水’中的质子自旋作为已知系统。‘脑水’是大脑中自然存在的液体，其质子自旋可通过核磁共振成像（MRI）测量。我们设计了一种特殊的MRI实验来寻找纠缠的自旋，结果发现了一种类似于心跳诱发电位的MRI信号。”

这种信号通常无法通过MRI检测，研究人员认为他们之所以能观测到这些信号，是因为大脑中的核质子自旋发生了量子纠缠。如果这一解释成立，这意味着大脑活动与核自旋发生了交互，促成了核自旋间的纠缠。因此可以推测，这些大脑功能本质上是量子的。

这一发现对神经科学和人工智能领域可能产生深远影响。量子脑过程可能解释为什么人类在应对突发情况、做出复杂决策或学习新事物时能够超越超级计算机。传统计算机基于二进制逻辑，而量子计算机则利用量子态的叠加和纠缠，能够同时处理大量可能性，这与人脑处理信息的方式有相似之处。

此外，这一发现还可能为理解神经退行性疾病提供新的视角。量子计算能够模拟复杂生物系统中分子的行为和相互作用，这将有助于开发新的治疗策略。

尽管这一发现令人兴奋，但仍需谨慎对待。目前的研究结果还需要进一步验证，而且将量子计算原理应用于大脑研究仍处于初级阶段。然而，这一发现无疑为未来的研究开辟了新的方向，可能最终揭示意识这一科学难题的奥秘。

正如Kerskens博士所说：“我们的实验地点距离薛定谔曾发表著名生命理论演讲的讲堂仅50米，或许这些发现能为生物学和科学难以理解的意识奥秘带来新的启示。”