Учени: Мозъкът квантов компютър ли е?

Всъщност, това не е толкова шантаво колкото звучи!

В миналогодишно проучване, учени откриха, че геометрията на мозъка се простира в множество измерения, но не стана ясно как става синхронизацията в различните областите. Ако физиката на реалността в основата си се ръководи от квантови процеси, има голяма вероятност, мозъкът, като продукт на тази система, да се възползва от същите квантови принципи. И след като все повече физици и невробиолози допускат тази идея, че в действителност човешкият мозък е способен да извършва комплексни квантови изчисления, сега се заемат да проверят, дали това наистина е така.

И компютъра и мозъка, като изчислителни системи са много близки – и двете обработват информация; разпореждат се с входни и изходни данни. Но учените предполагат, че характерните за мозъка сложност и ефективност, могат да бъдат обяснени единствено благодарение на квантовата механика. С други думи, явления като квантово заплитане и ‘суперпозиция’ – най-забавните и сложни неща от квантовата физика, всъщност може да са естествено възникващи процеси в нашите мозъци.

„Ако на въпроса, дали човешкият мозък се възползва от квантовата механика за да извършва своите функции, бъде даден положителен отговор, това ще промени начина ни на разбиране за различните мозъчни функции, и въобще човешките когниция и съзнание.“ – обяснява един от водещите на изследването, Мат Хегесон, от Калифорнийския Университет, Санта Барбара, USSB.

Ако все още не сте запознати, квантовите изчисления се базират на принципи от квантовата механика – до сега най-добрият ни начин за обясняване на микровселената, където правилата на класическата механика не важат. Най-съществената част на квантовите изчисления, е да разберем, че класическите битове – 0 и 1, или логическа единица и логическа нула, са заместени от квантови битове, или т.н. кюбити.

Интересното е, че, благодарение на суперпозицията, която споменахме по-рано, един кюбит може да бъде едновременно и 1 и 0, т.е. да съдържа неопределена информация (единица и нула) до момента на измерване – явление, което сякаш има повече общо с биологичните системи, отколкото с логическите битове. Всичко това означава, че един квантов компютър има потенциала да създава изключително по-сложни изчислителни мрежи, в сравнение с конвенционалните компютри, което би ни позволило и да решим едни от най-сложните проблеми в науката.

Но да се върнем отново на човешкото тяло. С наскоро финансираното проучване учените ще търсят квантови битове в човешкия мозък. Обикновено, за да съществува достатъчно дълго време един кюбит, са необходими екстремно ниски температури, но е възможно и да има скрит начин това да се случва в нашите топли и влажни органи. Един от предстоящите експерименти ще цели да провери, дали информация под формата на квантови битове може да се съхранява в спина на атомно ядрото, вместо в електроните около него. По-специално, фосфорните атоми, с които нашето тяло изобилства, биха могли да играят ролята на биохимични квантови битове.

„Изключително добре изолираните атомни ядра могат да съхраняват – и вероятно обработват – квантова информация за часове и дори повече,“ казва Матю Фишър, член на екипа, от Калифорнийския Университет.

Други експерименти ще търсят потенциални следи за декохеренция, която характеризира разпада на квантовата връзка и зависимостта между квантово заплетените кюбити. Ако мозъкът се възползва от квантовите принципи, би трябвало да съществува начин, който да предпазва биологичните кюбити от декохеренцията.

Друг един експеримент ще изследва митохондриите – клетъчните органели, които са отговорни за метаболизма и клетъчната сигнализация. Според учените е много вероятно точно тези органели да играят ключова роля за явления като квантовото заплитане, както растенията (фотосинтеза) се възползва от квантовия тунелен преход, за да „изчислят“ възможно най-ефективния път за пренос на енергия. С други думи, невротрансмитерите и синаптичната активност в мозъка могат да създават сложни квантово свързани мрежи, с логика и закономерности извън класическите модели. Фишър и екипът му ще се опитат да пресъздадат тези взаимовръзки в лабораторни условия.

И не на последно място, квантово-изчислителните процеси в тялото биха ни помогнали да си разясним някои от най-големите мистерии около човешкия мозък, като например как се съхранява дългосрочната памет, или къде се заражда съзнанието, и откъде всъщност произлиза то. Все неща, които не можем да обясним с класическата физика.

Всички тези експерименти ще се провеждат на много високо ниво, с изключително сложна физика, и няма гаранция, че ще получим желаните отговори. Но дори да не стане ясно дали мозъкът е квантов компютър, със сигурност плануваните изследвания ще ни помогнат да научим повече за мозъка като орган, а и за тялото като единна система.

„Ще изследваме биологичните невронни мрежи и техните функции с най-съвременните технологии, от съвсем нова перспектива, и с огромен потенциал за нови открития,“ не крие ентусиазма си Тобиас Фром, друг член на екипа, от Техническия Университет в Мюнхен, Германия.

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *