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意識的本質真是量子計算?諾獎得主彭羅斯這個觀點

放大字體  縮小字體 發布日期:2023-03-13 09:43:10    作者:微生祥歷    瀏覽次數:107
導讀

蕭簫 發自 凹非寺量子位 | 公眾號 QbitAI我們的大腦究竟是不是一臺“量子計算機”?此前,諾獎得主羅杰·彭羅斯就提出過大膽猜想,認為大腦產生意識的原理與量子計算有關,但理論一出,質疑就鋪天蓋地而來。支持這一

蕭簫 發自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI

我們的大腦究竟是不是一臺“量子計算機”?

此前,諾獎得主羅杰·彭羅斯就提出過大膽猜想,認為大腦產生意識的原理與量子計算有關,但理論一出,質疑就鋪天蓋地而來。

支持這一理論的科學家們,這些年一直在尋找證據。

現在,終于又有一項新研究發現,我們的大腦在進行短期記憶等行為時,或許確實在悄悄做量子計算。

研究人員設計了一種特殊的測量方法,原理上是利用兩個已知的量子系統與需要測量的系統進行相互作用。

如果待測量系統對兩個量子糾纏的系統產生影響,則說明這個系統很可能也是量子系統。

現在,對大腦中負責意識功能的區域進行這種測量后,研究人員找到了他們想要的證據。

利用磁共振檢測大腦信號

具體來說,這項研究采用了一種基于多量子相干的磁共振成像方法。

磁共振成像能基于核磁共振原理,檢測構成物體原子核的情況,進而推斷組成物質的分布、種類、數量、化學環境等,據此繪制成整個物體內部的結構圖像。

為了排除量子關聯等影響,研究者們還對核磁共振信號進行了處理。

通過這種方法,在測量了40個人(18~46歲之間)的大腦信號后,研究人員在大部分人的大腦區域中都測量出了一種誘發腦電信號。

這類信號有點像心跳誘發腦電位信號(HEPs,大腦感應心跳的信號),都依賴于大腦意識的產生,主要與短期記憶與意識感知相關。

然而正常來說,基于多量子相干的核磁共振根本沒辦法檢測到誘發腦電信號,因為這些信號與任何經典的核磁共振信號都沒有相關性。

對此研究人員推測,這一現象用量子糾纏解釋是最合理的,進一步來說,這也意味著這些大腦功能與量子計算相關。

這項研究來自都柏林圣三一大學,目前被發表在《Journal of Physics Communications》(JPCO)上。

當然,這一研究結論究竟是否可信,還得交給學界反復驗證。

對于研究本身,研究人員表示:

如果我們大腦確實像一臺量子計算機,那它或許可以解釋為什么我們在未知的環境中、做決策或學新東西時仍然比超算要快。

為什么說人腦可能是個量子計算機?

關于人腦可能是量子計算機這個理論,還得從1989年說起。

當時因黑洞研究已小有名氣的數學物理學家羅杰·彭羅斯 (Roger Penrose),和意識研究教授斯圖爾特·哈梅羅夫一起提出了一種在當時的科學家看來“非常荒謬”的猜測。

△羅杰·彭羅斯

他們認為,人腦的意識與細胞中一個叫微管的結構有關,意識的產生是微管中量子引力效應的結果,后來彭羅斯甚至還寫了本書叫《皇帝新腦》。

這個猜測一提出,就遭遇了大批科學家的反對。雖然彭羅斯對黑洞方面的巨大貢獻使他獲得了諾獎,但對于他在人腦和量子計算方面的理論,不少科學家卻并不認同。

但這種新奇的思路也吸引了一些科學家的注意力,他們一直在繼續這方面的研究。

2016年,獲得過凝聚態物理最高獎巴克利獎的科學家馬修·費舍爾(Matthew Fisher),再次提出了人腦與意識相關的理論——

他認為,大腦的工作原理很可能與量子計算機一致,而磷原子的核自旋則相當于大腦的量子位(qubits,又稱量子比特,是量子信息的基本計量單位)。

他還把人腦意識與量子計算相關理論的學科命名為量子神經科學。

對于“人腦可能是量子計算機”這個研究方向的未來,馬修·費舍爾表示:

或許有一天,學界會徹底放棄“人腦認知與量子計算存在聯系”這一思路。

但換個角度想,如果我們通過研究能徹底排除“量子力學與人腦認知存在關系”這種可能性,對學界也是很有意義的。

論文地址:
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2399-6528/ac94be/pdf

參考鏈接:
[1]https://phys.org/news/2022-10-brains-quantum.html
[2]https://tech.huanqiu.com/article/9CaKrnK0VTB

— 完 —

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(文/微生祥歷)
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