Исследование квантовых вычислений в человеческом мозге

Атомы фосфора в нашем теле имеют необходимый ядерный спин, который может действовать как биохимические кубиты.

Ученые изучают ядерный спин и другие динамики нано-кластеров сферически-форменных молекул Поснера, которые могут выполнять роль нейронных кубитов.

Квантовые вычисления

Как упоминалось выше, квантовые вычисления полностью зависят от поведения атомов и ионов, которые могут быть в суперпозиции. Вместо представления бит, такие частицы представляют кубиты, которые могут принимать значение 1, или 0, или оба одновременно.

Как цифровые биты в традиционных вычислениях, набор кубитов может создать сеть для кодирования, хранения и передачи информации. В квантовых компьютерах кубиты создаются и поддерживаются при очень низких температурах, в высоко изолированной и контролируемой среде.

С другой стороны, температура человеческого мозга теплая и это определенно не идеальная среда для проявления квантовых эффектов из-за теплового движения атомов и молекул.

Квантовая обработка в человеческом мозге

По мнению Фишера, ядерные спины (в ядре атома, а не в ближайших электронах) предоставляют что-то необычное — то, что не изучалось до сих пор.

Ядерные спины, которые хорошо изолированы, могут хранить квантовые данные часами (или, может быть, дольше). Атомы фосфора (1% элементов нашего тела) имеют необходимый ядерный спин, который может действовать как биохимические кубиты.

В настоящее время исследовательская команда мониторит квантовые свойства фосфора. Конкретно, они ищут запутанность между двумя ядерными спинами атомов фосфора, когда они связаны друг с другом для формирования молекулы.

Пока команда Нью-Йоркского университета изучает ядерный спин и другие динамики нано-кластеров сферически-форменных молекул Поснера. В этом проекте они попытаются выяснить, способны ли эти молекулы защитить ядерные спины биохимических кубитов. Кроме того, они также сфокусируются на диссоциации и парном связывании молекул Поснера, что позволяет нелокальную квантовую обработку данных.

Другая исследовательская команда из Технического университета Мюнхена изучит роль митохондрий в квантовом связывании и запутанности. Цель — узнать, могут ли эти двухмембранные органеллы, отвечающие за клеточную сигнализацию и метаболизм, использовать свои трубчатые сети для переноса молекул Поснера между нейронами.

Слияние и деление митохондрий может установить нелокальную меж- и внутриклеточную квантовую запутанность. Дальнейшая диссоциация молекул Поснера может высвободить кальций, активируя выброс нейромедиатора и синаптический огонь, что будет не чем иным, как квантово-связанными сетями нейронов.

Технические детали

До сих пор исследователи изучили структуру и спектроскопический отпечаток молекул Поснера. Они стабильны в вакууме и имеют симметрию S6. Рассчитанный вибрационный спектр может служить спектроскопическим отпечатком, помогая в экспериментальном обнаружении молекул Поснера.

Примеси катионов могут заменять центральный кальций, указывая как на рост кости, так и на спиновые свойства фосфора. Команда продемонстрировала, что молекула Поснера является перспективным кандидатом защищенных (от декогеренции среды) ядерных спинов, с потенциальными последствиями в медицинской визуализации и жидкостной NMR квантовой вычислительной технике.

Они выяснили псевдоспиновое квантовое число, которое может кодировать когерентные квантовые данные в молекулах Поснера и может предоставить технику запутывания вращательных степеней свободы (молекулы Поснера) с ее ядерным спином. Эта техника является центральной для роли молекулы Поснера как биохимического кубита в концепции квантового мозга.