Çima Pêdivî ye ku Hûn Ji Neurolojiya Kuantum Xem Bikin

Ku we nebihîstibe, zanyariya Quantum niha germ e, bi axaftinên bi heyecan ên li ser komputerên quantum ên bêhempa yên hêzdar, danûstendina quantum a pir bikêrhatî û ewlehiya sîber a nepenî bi şîfrekirina quantum.

Çima hemî hype?

Bi hêsanî, zanistiya Quantum li şûna gavên pitikê yên ku em bi zanyariya rojane pê re pêhesiyane, soza gavên mezin dide. Zanyariya rojane, mînakî, kompîturên nû dide me ku her 2-3 salan carekê hêza wan duqat dibe, lê zanista Quantum soza komputerên bi gelek trîlyon car ji kompûtera herî masûlke ya îroyîn zêdetir hêz heye.

Bi gotinek din, zanistiya Quantum, ger serfiraz be, dê di teknolojiyê de guheztinek sîsmîkî çêbike ku dê cîhana ku em pê dizanin ji nû de bi rengek kûr ji Internetnternetê an jî têlefonên desta xweş bike.

Possibilitiesmkanên bêhempa yên zanista Kuantûmê hemî ji yek rastiyek hêsan derdikevin holê: fenomenên kuantûmê bi tevahî qaîdeyên ku tiştên ku fenomenên "klasîk" (normal) dikarin pêk bînin bi tevahî dişikînin.

Du nimûneyên ku zanyariya Quantum tiştê ku berê ne mumkun bû ji nişka ve gengaz dike, superposition û tevliheviya quantum in.

Ka em pêşî li superpozîsyona quantum bigirin.

Di cîhana normal de, tiştek wekî baseball tenê dikare di yek carekê de li yek cîhek be. Lê di cîhana kûantûmê de, perçeyek wekî elektronek dikare hejmarek bêsînor cîh bigire vê bigire, di tiştên ku fîzîkzan jê re dibêjin superpozîsyona pir dewletan de heye. Ji ber vê yekê di cîhana kûantûmê de, carinan tiştek mîna gelek tiştên cihêreng tevdigere.

Naha em bi tevliheviya kûantûmê hinekî din dirêj bikin vekolandina quantum lêkolîn bikin. Di cîhana normal de du basebolên ku di dolabên tarî de li stadyûmên lîga sereke li Los Angeles û Boston rûniştine bi tevahî ji hev serbixwe ne, wusa ku ger we yek ji dolabên hilanînê vekir da ku li yek bezbolê binihêre, bê guman tiştek ji basebola din re nabe. di dolaba hilanînê ya tarî de 3,000 mîl dûr. Lê di cîhana kuantûmê de, du perçeyên takekesî, wek foton qûtîk tevlihev bibin, wusa ku bi tenê hestkirina yek fotonê bi detektorek yekser fotonê din neçar dike, çi qas dûr be jî, ku rewşek taybetî werbigire.

Tevlihevkirinek wusa tê vê wateyê ku di gerdûna kûantûmê de, çend hebûnên cihêreng carinan dikarin wekî hebûnek yekane tevbigerin, çiqas heyberên cihêbûyî ji hev dûr bin jî.

Ev dê bibe wekheviya guheztina rewşa yek bezbolê - bêje, bi zorê ew li jor li hember refikê jêrîn ê dolaba hilanînê be - bi tenê vekirina dolaba hilanînê 3,000 mîl dûr û temaşekirina bi tevahî wekîdin baseball.

Van tevgerên "ne mumkun" hebûnên kûantûmê îdeal dikin ji bo kirina ne mumkunê, mînakî, bi komputeran. Di kompîturên normal de bîstikek agahdariya ku hatî tomarkirin yek sifir an yek e, lê di komputerek kûantûmê de bitikek hilanî, ku jê re Qubit (bîstika kûantûmê) tê gotin, di heman demê de hem sifir e û hem jî yek e. Ji ber vê yekê, li cîhê ku bîrek hêsan a 8 bîtî dikare ji 0 heya 255 hejmarek kesane bigire (2^8 = 256) bîranînek 8 Qubîtî dikare 2^8 = 256 tomar bike jimareyên veqetandî hemû bi carekê! Qabîliyeta hilanîna bêtir agahdarî ev e ku çima komputerên kûantûmê soza gavavêtinek quantum di hêza pêvajoyê de didin.

Di mînaka jorîn de, di bîberek kûantûmê de bîrek 8 -bit 256 hejmaran di navbera 0 û 255 -an de yekcar dihejmêre dema ku bîrek 8 -bit di kompîturek asayî de tenê 1 hejmar di navbera 0 û 255 -an de di carekê de digire. Naha bîranînek quantum a 24 bit (2^24 = 16,777,216) tenê 3 caran ji bîranîna meya pêşîn xeyal bikin: ew dikare bîranînek mezin hilîne 16,777,216 hejmarên cihêreng yekcar!

Ya ku me digihîne xaçerêya zanistiya Quantum û neurobiolojiyê. Mejiyê mirovan ji her komputera ku îro tê de pêvajoyek pir bi hêztir e: gelo ew bi karanîna heman xerîbiya kûantûmê bi heman awayê ku komputerên kûantûmê bi kar tînin hin ji vê hêza hêja bi dest dixe?

Heya nuha, bersiva fîzîkzanan ji wê pirsê re "Na" ye.

Fenomenên kûantûmê yên wekî serberjêrbûnê xwe dispêre veqetandina wan diyardeyan ji hawîrdora hawîrdor, nemaze germahiya li hawîrdora ku perçeyan livûtevger dike, xaneya kuantûmê ya pir-nazik a qertên serberjêrbûnê dihele û perçeyek taybetî mecbûr dike ku xala A an xala B dagir bike. , lê tu carî herdu di heman demê de.

Ji ber vê yekê, dema ku zanyar fenomenên kuantûmê dixwînin ew pir hewl didin ku materyalê ku ew dixwînin ji hawîrdora hawîrdorê veqetînin, bi gelemperî di ezmûnên xwe de germê dadixin hema hema hema hema hema hema hema.

Lê delîl ji cîhana fîzyolojiya nebatan zêde dibin ku hin pêvajoyên biyolojîkî yên ku xwe dispêre serpêhatiya kûantûmê di germahiyên normal de diqewimin, ev îhtîmal zêde dike ku cîhana ecêb a mekanîka kûantûmê bi rastî dikare têkeve nav karên rojane yên pergalên biyolojîkî yên din, wek mînak sîstemên demarî.

Mînakî, di Gulana 2018 de tîmek lêkolînê ya li Zanîngeha Groningen ku fîzîknas Thomas la Cour Jansen tê de bû delîl dît ku nebat û hin bakteriyên fotosentetîkî hema hema% 100 karîgeriyê digirin û tîrêjê rojê vediguherînin enerjiya kêrhatî bi karanîna vê rastiyê ku vegirtina enerjiya rojê dibe sedema hin elektronan molekulên girtina tîrêjê ku hem hevdem hem di rewşên kuantomê yên dilşewat û hem jî ne-heyecankirî de hene ku li dûrahiyên pir dirêj di hundurê nebatê de belav bûne, dihêlin ku elektronên tîrêjkirî yên ronahiyê riya herî bikêrhatî ji molekulên ku ronahî li molekulên cihêreng ên ku enerjiya kêrhatî tê girtin, bibînin. çimkî nebat tê afirandin.

Evolution, di lêgerîna xwe ya bêdawî ya ji bo endezyarkirina formên jiyanê yên herî bikêrhatî de, wusa dixuye ku baweriya fîzîkzanan paşguh kiriye ku bandorên kuantûmê yên kêrhatî di hawîrdorên germ û şil ên biyolojiyê de çênabin.

Kifşkirina bandorên kuantûmê di biyolojiya nebatan de bûye sedema zanistek bi tevahî nû ya bi navê biyolojiya kuantum. Di van çend salên çûyî de, biyologên quantum di çavên hin teyran de delîlên taybetmendiyên mekanîkî yên quantum ên di têgihiştina qada magnetîkî de derxistine (ku di dema koçberiyê de çûk rêve dibin), û di mirovan de çalakkirina receptorên bêhnê. Lêkolînerên vîzyonê her weha kifş kirin ku receptorên fotoyê di retîna mirovan de dikarin ji girtina quantek yekane ya enerjiya tîrêjê îşaretên elektrîkê biafirînin.

Ma evolusyon di çêkirina enerjiya kêrhatî de an veguheztin û hilanîna agahiyê di nav neuronan de bi karanîna bandorên quantum ên wekî serhevdan û tevlihevbûnê jî mejiyên me pir-kêrhatî kir?

Neuroscientists di destpêka lêpirsîna vê îhtîmalê de ne, lê ez ji yekê pê de dilşad im ku di qada nûjen a neurolojiya quantum de heyecan e ji ber ku ew dikare di têgihiştina meya mêjî de bibe sedema serketinên çikûsî.

Ez vê yekê dibêjim ji ber ku dîroka zanistê me fêr dike ku serfiraziyên herî mezin hema hema her gav ji ramanên ku, berî ku pêşkeftinek taybetî çêbibe, bi rengek ecêb dixuye, têne. Kifşkirina Einstein ku cîh û dem bi rastî heman tişt in (relatîvîteya giştî) mînakek e, vedîtina Darwîn ku mirov ji şêweyên jiyanê yên prîmîtîv çêbûn, mînakek din e. Of bê guman, vedîtina Planck, Einstein û Bohr ya mekanîka kûantûmê di rêza yekem de, yekî din e.

Hemî ev bi tundî tê vê wateyê ku ramanên pişt lîstika sibê pêşkeftinên di neurolojiyê de diguhezin, îro ji piraniya mirovan re pir neasayî û nebesbar xuya dike.

Naha, tenê ji ber ku biyolojiya kuantumê di mejî de xerîb û bêbawer xuya dike, bixweber jê nagire ku ew di neurolojiyê de bibe çavkaniya paşeroja mezin a pêşîn. Lê ez di wê baweriyê de me ku têgihîştinek kûr a bandorên kuantûmê di pergalên zindî de dê di derheqê mejî û pergalên nervê de têgînên nû yên girîng derxe holê, ger ji ber sedemek din tune be, ku pejirandina nêrînek quantum dê bibe sedem ku neurolojîst li xerîbiyê li bersivan bigerin û cihên ecêb ku wan berê qet lêpirsîn nedikir.

When dema ku lêkolîner li wan diyardeyên xerîb û ecêb mêze dikin, dibe ku ew fenomen, mîna pismamên wan ên tevlihev di fîzîka perçeyan de, li wan binihêrin!