Ngano nga Kinahanglan Nimong Mag-atiman Bahin sa Quantum Neuroscience

Kung wala pa nimo madungog, ang syensya sa Quantum puti karon kaayo, nga adunay naghinamhinam nga pakigpulong sa dili mahunahuna nga kusug nga kwantum nga mga kompyuter, labi ka episyente nga komunikasyon sa kwantum ug dili masudlan nga seguridad sa cyber pinaagi sa pag-encrypt sa quumum.

Ngano tanan nga hype?

Sa yano nga pagkasulti, gisaad sa syensya sa Quantum ang mga higante nga paglukso imbes nga ang mga lakang sa bata nga naanad na pinaagi sa adlaw-adlaw nga syensya. Pananglitan sa adlaw-adlaw nga syensya, naghatag kanato mga bag-ong kompyuter nga doble ang gahum matag 2-3 ka tuig, samtang ang science sa Quantum nagsaad sa mga computer nga daghan trilyon ka beses labi ka kusog kaysa sa labing muskular nga kompyuter nga magamit karon.

Sa ato pa ang science sa Quantum, kung malampuson, maghatag usa ka seismic shift sa teknolohiya nga magbag-o sa kalibutan nga nahibal-an naton, sa labi ka lawom nga mga paagi kaysa sa gihimo sa Internet o smartphone.

Ang makapahingangha nga mga posibilidad sa siyensya sa Quantum tanan gikan sa usa ka yano nga kamatuoran: ang mga phenum phenum nga hingpit nga naglapas sa mga lagda nga naglimite kung unsa ang mahimo sa "klasikal" (normal) nga mga katingad-an.

Duha ka mga pananglitan kung diin gihimo sa syensya sa Quantum nga kaniadto imposible nga kalit nga mahimo, mao ang quantum superposition ug quantum entanglement.

Atong atubangon una ang quantum superposition.

Sa normal nga kalibutan, ang usa ka butang sama sa usa ka baseball mahimo ra sa usa ka lugar sa usa ka higayon. Apan sa kalibutan sa kwantum, ang usa ka tipik sama sa electron mahimong mag-okupar sa usa ka walay katapusan nga gidaghanon sa mga lugar sa parehas nga oras, anaa sa gitawag nga mga pisiko nga usa ka superposisyon sa daghang estado. Mao nga sa kalibutan sa kalibutan, ang us aka butang usahay naglihok sama sa daghang lainlaing mga butang.

Karon susihon naton ang pagkabit sa kadaghan pinaagi sa pagpauswag sa analogu sa baseball nga gamay pa. Sa normal nga kalibutan ang duha nga baseball nga naglingkod sa itom nga mga locker sa mga nag-unang liga nga estadyum sa Los Angeles ug Boston hingpit nga independente sa usag usa, sama nga kung gibuksan nimo ang usa sa mga locker sa pagtipig aron tan-awon ang usa ka baseball, wala gyud mahitabo sa ubang baseball sa usa ka itom nga locker sa pagtipig nga 3,000 ka milya ang gilay-on. Apan sa kalibutan sa kwantum, duha ka mga indibidwal nga partikulo, sama sa mga photon mahimo malambigit, sama sa usa ra ka buhat nga nakamatikod sa usa ka poton nga adunay usa ka detektor nga gilayon nga nagpugos sa uban nga photon, bisan kung unsa kalayo kalayo, nga magsugod sa usa ka partikular nga estado.

Ang ingon nga pagkalambigit nagpasabut nga sa unum nga uniberso, daghang mga magkalainlain nga mga entidad usahay molihok ingon usa ka us aka entidad, dili igsapayan kung unsa kalayo ang magkalainlain nga mga entidad.

Kini ang katumbas sa pagbag-o sa estado sa usa ka baseball — ingnon, nga gipugos kini nga naa sa taas kumpara sa ubos nga estante sa usa ka pansayan sa imbakan — pinaagi ra sa pag-abli sa usa ka pansayan sa locker nga 3,000 ka milya ang gilay-on ug gitan-aw ang tibuuk nga lainlain baseball.

Ang kini nga "imposible" nga pamatasan naghimo sa mga entum nga entidad nga sulundon alang sa paghimo sa imposible nga, pananglitan, mga computer. Sa normal nga mga kompyuter ang usa nga gitipig nga gamay nga kasayuran bisan usa o usa, apan sa usa ka kwantum nga kompyuter usa ka tinipig nga gamay, gitawag nga Qubit (kwantum gamay), parehas nga zero ug usa sa parehas nga oras. Sa ingon, diin ang usa ka yano nga tipiganan sa panumduman nga 8 bits mahimong adunay sulud nga bisan unsang indibidwal nga numero gikan sa 0 hangtod sa 255 (2 ^ 8 = 256) ang usa ka memorya nga 8 Qubits mahimong magtipig 2 ^ 8 = 256 bulag nga mga numero tanan dungan! Ang katakus sa pagtipig labi kadaghan nga kasayuran kung ngano nga ang mga kompyum sa kwantum nagsaad usa ka kusog nga paglukso sa gahum sa pagproseso.

Sa pananglitan sa taas, ang usa ka 8 gamay nga panumduman sa usa ka kwantum nga kompyuter nagtipig 256 nga mga numero taliwala sa 0 ug 255 tanan sa usa ka higayon samtang ang usa ka 8 bit nga memorya sa usa ka yano nga kompyuter nagtipig lamang sa 1 nga numero taliwala sa 0 ug 255 sa matag higayon. Karon paghanduraw ang usa ka 24 gamay nga panumdum nga kabuok (2 ^ 24 = 16,777,216) nga adunay 3 ka beses nga daghang mga Qubit sama sa among una nga panumduman: mahimo kini tipiganan 16,777,216 lainlaing mga numero sa usa ka higayon!

Nga nagdala kanato sa intersection sa Quantum science ug neurobiology. Ang utok sa tawo usa ka labi ka labi ka kusug nga processor kaysa sa bisan unsang kompyuter nga magamit karon: nakab-ot ba niini ang pila ka makalilisang nga gahum pinaagi sa paggamit sa mga katingad-an sa kadaghan sa parehas nga paagi nga gihimo sa mga computer sa kwantum?

Hangtod karon, ang tubag sa mga pisiko sa mao nga pangutana usa ka kusog nga “Dili.”

Ang mga katingad-an sa quantum sama sa superposition nagsalig sa pagpahimulag sa mga katingad-an gikan sa kasilinganan nga palibot, labi na ang kainit sa palibot nga nagbutang mga partikulo sa paglihok, nakapasuko sa hyper-delicate kuantum nga balay sa mga kard sa superposisyon ug pagpugos sa usa ka partikular nga tipik aron maokupar ang bisan unsang punto A o point B , apan dili parehas nga parehas.

Ingon niana, kung ang mga syentista nagtuon sa mga phenum phenum nga ilang gihimo kutob sa mahimo aron mahimulag ang materyal nga ilang gitun-an gikan sa palibot nga palibot, kasagaran pinaagi sa pagpaubus sa temperatura sa ilang mga eksperimento hangtod hapit hingpit nga zero.

Bisan pa ang mga ebidensya nagtaas gikan sa kalibutan sa pisyolohiya sa tanum nga ang pila ka biolohikal nga proseso nga nagsalig sa quantum superposition nahinabo sa normal nga temperatura, nga gipataas ang posibilidad nga dili mahanduraw nga katingad-an nga kalibutan nga mga mekaniko sa kwantum nga tinuud nga makasulod sa matag adlaw nga pagtrabaho sa uban pang mga biological system, sama sa atong mga gikulbaan nga sistema.

Pananglitan, kaniadtong Mayo 2018 usa ka tim sa panukiduki sa Groningen University nga gilakip ang pisiko nga si Thomas la Cour Jansen nakakaplag ebidensya nga ang mga tanum ug pila ka photosynthetic nga bakterya nakakab-ot sa hapit 100% nga kahusayan nga nakabig ang adlaw sa magamit nga enerhiya pinaagi sa pagpahimulos sa kamatuoran nga ang pagsuyup sa enerhiya sa adlaw hinungdan sa pipila ka mga electron sa ang mga molekula nga nagdakup sa kahayag nga magdungan maglungtad sa parehas nga naghinamhinam ug dili naghinamhinam nga mga estado sa kadaghan nga mikaylap sa medyo layo nga distansya sa sulud sa tanum, nga gitugotan ang mga elektron nga naghinamhinam nga makit-an ang labing episyente nga agianan gikan sa mga molekula diin ang kahayag nakuha sa lainlaing mga molekula diin magamit nga kusog kay ang tanum gibuhat.

Ang ebolusyon, sa wala’y hunong nga pagpangita niini nga inhenyero ang labing kaayo nga dagway sa kinabuhi nga kusog, nagpakita nga wala tagda ang pagtuo sa mga pisiko nga ang mapuslanon nga mga epekto sa kuantum dili mahinabo sa mainit, basa nga mga palibot sa biology.

Ang pagkadiskobre sa mga kuantum nga epekto sa biology sa tanum nga nakahatag usa ka bag-ong bag-ong natad sa syensya nga gitawag nga kuantum biology. Sa miaging pipila ka mga tuig, ang mga biologist sa kwantum nakakalot ebidensya sa kadaghan nga mekanikal nga kabtangan sa pangisip sa magnetikong natad sa mga mata sa pipila ka mga langgam (nga nagpalihok sa mga langgam sa panahon sa paglalin), ug sa pagpaaktibo sa mga receptor sa baho sa mga tawo. Nadiskubrihan usab sa mga tigdukiduki sa panan-aw nga ang mga photoreceptors sa retina sa tawo adunay katakus nga makahimo og mga signal sa elektrisidad gikan sa pagdakup sa usa ka quanta nga gaan nga enerhiya.

Gihimo ba usab sa ebolusyon ang atong utok nga labi ka episyente sa pagmugna magamit nga kusog o pagbalhin ug pagtipig sa kasayuran taliwala sa mga neuron nga naggamit daghang mga epekto sama sa superposition ug entanglement?

Ang mga Neuros siyentista naa pa sa sinugdanan sa pag-imbestiga sa kini nga posibilidad, apan alang sa usa ako naghinamhinam sa nagsugod nga natad sa quantum neuroscience tungod kay mahimo’g mosangput kini sa pagkahulog sa apapangig sa atong pagsabut sa utok.

Gisulti ko kini tungod kay ang kasaysayan sa syensya nagtudlo kanato nga ang labing kadaghan nga mga kalampusan hapit kanunay maggikan sa mga ideya nga, sa wala pa mahitabo ang usa ka partikular nga kalampusan, katingad-an gyud ang tunog. Ang nadiskobrehan ni Einstein nga ang wanang ug oras managsama ra nga butang (kinatibuk-an nga pagkakasaligan) usa ka pananglitan, ang nadiskobrehan ni Darwin nga ang mga tawo nagbag-o gikan sa labi ka una nga mga porma sa kinabuhi, usa pa. Ug siyempre, ang pagkakaplag sa Planck, Einstein ug Bohr sa mga mekaniko sa kwantum sa una nga lugar, lain pa.

Ang tanan nga niini kusganon nga nagpasabut nga ang mga ideya sa luyo sa dula ugma nga pagbag-o sa mga pag-uswag sa neurosensya, karon ingon sa kadaghanan sa mga tawo nga dili kaayo masabut ug dili mahimo.

Karon, tungod lang kay ang tunog sa biyumiko nga tunog nga katingad-an ug dili mahimo dili awtomatikong kuwalipikado kini nga mahimong gigikanan sa sunod nga higanteng paglukso sa neurosensya. Apan adunay ako hunahuna nga ang usa ka lawom nga pagsabut sa mga quantum effects sa mga buhi nga sistema makahatag hinungdanon nga bag-ong mga panabut bahin sa among utok ug mga gikulbaan nga sistema, kung wala’y uban pang hinungdan, nga ang pagsagup sa usa ka kabuok nga punto sa panan-aw hinungdan sa mga neuros siyentista nga mangita mga tubag nga katingad-an ug maanindot nga mga lugar nga wala nila hunahunaa ang pag-imbestiga kaniadto.

Ug kung ang mga investigator magtan-aw sa mga katingad-an ug katingad-an nga mga katingad-an, kana nga mga katingad-an, mahimo, sama sa ilang mga ig-agaw nga nag-agaw sa partikulo nga pisika, tan-awa sila!