你还没搞懂的量子计算，你的大脑已经用上了

本文来自微信公众号：神经现实 （ID：neureality），作者：David Nield，译者：Kingsley Zheng，校对、编辑：M.W.，原文标题：《心智也在使用量子计算？》，题图来自：视觉中国

在诸多力图充分发挥量子计算潜力的工作正在进行的当下，科学家们或许可以尝试观察我们的大脑，从而窥见更多的可能性：

一项发表在Journal of Physics Communications上的新研究就表明，大脑实际上与量子计算机有很多共同点。

这项发现能启示我们很多关于神经元功能以及量子力学基础的知识。比方说，该研究也许可以解释为什么我们的大脑在做决策或学习新信息等任务中，比超级计算机表现更好。

论文题目：Experimental indications of non-classical brain functions

与许多量子计算研究一样，这项研究着眼于纠缠的概念——也就是两个独立的粒子如何处于相互联系的状态中。

都柏林大学的物理学家克里斯蒂安·科尔斯肯斯（Christian Kerskens）说：“我们改编了一个想法，这个想法原本是为实验证明量子引力之存在而生的。根据这个想法，你可以让已知的量子系统与一个未知系统相互作用。”

“如果已知系统互相纠缠，那么未知系统也一定是一个量子系统。它规避了为我们一无所知的事物寻找测量设备的困难。”

换句话说，已知系统之间的纠缠或关系只有在中间的中介系统——那个未知的系统——也在量子水平上运行时才会发生。虽然我们无法直接研究未知系统，但它产生的影响可以被观察到，就像量子引力一样*。

*译者注：Bose， Sougato， et al. "Spin entanglement witness for quantum gravity."?Physical review letters?119.24 (2017): 240401.

脑水也纠缠

为了达到本研究的目的，我们将“脑水”（大脑中形成的液体）的质子自旋充当已知系统，然后用特定的磁共振成像（MRI）扫描技术来非侵入性地测量质子活动。粒子的自旋是一种量子力学性质，它决定了粒子的磁性和电学特性。

通过这项技术，研究人员能够看到类似于心跳诱发电位信号的脑电图（EEG）信号。这些信号通常无法通过 MRI 检测到，而研究者认为，因为大脑中的核质子自旋相互纠缠，这种信号才能被观测到。

该团队记录的观察结果需要通过未来的跨科学研究进一步验证，但目前的结果十分可喜，或成为人脑活跃时能呈现非经典的量子事件的有力证据。

科尔斯肯斯说：“如果纠缠是这里唯一可能的解释，那么这意味着大脑活动一定与核自旋相互作用，从而介导了核自旋之间的纠缠。因此，我们可以推断出那些大脑的功能一定是量子的。”

点亮 MRI 读数的大脑功能也与短期记忆和自觉意识相关。科尔斯肯斯认为，如果大脑活动确实是量子的，那么这表明量子过程在认知和意识中起着至关重要的作用。

研究人员下一步需要做的是更多地了解大脑中这个未知的量子系统。这样，我们或许就能完全理解我们脑中自带的量子计算机是如何工作的。

科尔斯肯斯说：“薛定谔曾在距离我们实验室50米远的演讲厅，分享他那闻名于世的关于生命的思考。而如今，我们的实验可能会揭示生物学的奥秘、甚至从科学角度上更难理解的意识问题。”

原文：https://www.sciencealert.com/study-suggests-spins-of-brain-water-could-mean-our-minds-use-quantum-computation

本文来自微信公众号：神经现实 （ID：neureality），作者：David Nield，译者：Kingsley Zheng，校对、编辑：M.W.