Мощь нашего мозга
В то время как физики пытаются строить квантовые компьютеры, они, возможно, все это время прятались в наших головах.
В новом исследовании, опубликованном в Journal of Physics Communications в октябре 2022 года [см. Experimental indications of non-classical brain functions], группа ученых из Тринити-колледжа в Дублине предполагает, что наш мозг действительно может использовать квантовые вычисления.
Если это подтвердится — что потребует обширных исследований — открытие может помочь объяснить, почему наш мозг по-прежнему превосходит суперкомпьютеры в некоторых аспектах.
Мозг как квантовый компьютер
Вывод ученых основан на идее квантовой запутанности. Это явление, при котором квантовое состояние двух или более объектов должно описываться во взаимосвязи друг с другом, даже если отдельные объекты разнесены в пространстве.
Квантовая запутанность (Quantum entanglement)
Феномен, описывающий, что частицы изменяют квантовое состояние друг друга, даже когда они разделены большим расстоянием. Квантовая запутанность является основной особенностью квантовой механики, которой нет в классической физике.
«Мы адаптировали идею, разработанную для экспериментов, чтобы доказать существование квантовой гравитации, с помощью которой вы берете известные квантовые системы, взаимодействующие с неизвестной системой», — сказал Кристиан Керскенс, соавтор исследования и ведущий физик Института неврологии Тринити-колледжа.
«Если известные системы запутываются, то неизвестное тоже должно быть квантовой системой», — пояснил он. «Это позволяет обойти трудности с поиском измерительных устройств для чего-то, о чем мы ничего не знаем».
В данном случае протонные вращения жидкости в нашем мозгу служили «известной системой». Затем Керскенс и его команда использовали специальную форму МРТ-изображения, чтобы определить, является ли какой-либо из спинов протона квантово запутанным.
Любопытно, что ученые в конечном итоге обнаружили особый вид электрических сигналов мозга, известных как потенциалы, вызванные сердцебиением, которые, по их словам, обычно не обнаруживаются с помощью МРТ.
А позволила им обнаружить эти потенциалы, предполагают ученые, именно квантовая запутанность спинов протонов в мозгу.
«Если единственным возможным объяснением здесь является запутанность, то это будет означать, что мозговые процессы должны были взаимодействовать с ядерными спинами, опосредуя запутанность между ними», — заключил Керскенс. «В результате мы можем сделать вывод, что эти функции мозга должны быть квантовыми».
По его словам, это объяснение может быть ответом на вопрос, почему человеческий мозг во многих случаях превосходит суперкомпьютер, — особенно когда речь идет о непредвиденных обстоятельствах, принятии решений или изучении чего-то нового. Поскольку эти функции мозга также связаны с кратковременной памятью и сознанием, вполне вероятно, что эти квантовые процессы являются важной частью наших когнитивных и сознательных функций.
Запутанные мысли
В целом, это интригующее предположение, но есть еще много всего, что нужно доказать. Ведь исследование основано на относительно недавних предложениях в области квантовой гравитации. И, как признают ученые, их усилия в значительной степени были предприняты с точки зрения квантовой физики.
Короче говоря, чтобы доказать их теорию, потребуются значительные междисциплинарные усилия, особенно учитывая сложность человеческого мозга, но, тем не менее, это заманчивая возможность.