Napa Sampeyan kudu Care babagan Neurosains Quantum

Yen sampeyan durung nate krungu, ilmu Quantum saiki lagi panas banget, kanthi pirembugan babagan komputer kuantum sing kuat, komunikasi kuantum sing efisien banget lan keamanan cyber sing ora bisa ditembus nganggo enkripsi kuantum.

Napa kabeh hype?

Sacara sederhana, ilmu pengetahuan Quantum njanjeni kanthi cepet tinimbang langkah-langkah bayi sing wis kita lakoni liwat ilmu pengetahuan saben dinane. Contone, ilmu pengetahuan saben dina menehi komputer anyar sing dobel daya saben 2-3 taun, dene ilmu Quantum njanjeni komputer karo akeh wong triliyun kaping kekuwatan luwih akeh tinimbang komputer otot sing saiki kasedhiya.

Kanthi tembung liyane, ilmu Quantum, yen sukses, bakal ngasilake teknologi seismik sing bakal mbentuk maneh jagad kaya sing wis dingerteni, kanthi cara sing luwih jero tinimbang Internet utawa smartphone.

Kemungkinan ilmu Quantum sing nggumunake kabeh muncul saka siji bebener sing gampang: fenomena kuantum rampung nglanggar aturan sing matesi fenomena "klasik" (normal) sing bisa ditindakake.

Rong conto ing endi ilmu Quantum ndadekake sing sadurunge ora bisa ditindakake kanthi tiba-tiba, yaiku superposisi kuantum lan gangguan kuantum.

Ayo ngatasi superposisi kuantum luwih dhisik.

Ing jagad normal, obyek kayata baseball mung bisa ing sak panggonan bebarengan. Nanging ing jagad kuantum, partikel kayata elektron bisa ngenggoni sawetara papan tanpa wates ing wektu sing padha, sing ana ing fisika sing diarani superposisi pirang-pirang negara. Dadi ing jagad kuantum, siji prekara tumindak kaya macem-macem prekara.

Saiki ayo mriksa gangguan kuantum kanthi nambah analogi bisbol luwih adoh. Ing jagad normal, rong baseball lungguh ing loker peteng ing stadion liga utama ing Los Angeles lan Boston pancen independen, kayata yen sampeyan mbukak salah sawijining loker panyimpenan kanggo ndeleng siji bisbol, pancen ora bakal kelakon baseball liyane ing lemari panyimpenan peteng 3.000 mil. Nanging ing jagad kuantum, rong partikel individu, kayata foton bisa bisa diganggu, saengga tumindak mung ngrasakake siji fotone kanthi detektor kanthi cepet meksa fotone liyane, ora adoh apa-apa, kanggo njupuk negara tartamtu.

Keterlibatan kaya ngono tegese ing alam semesta kuantum, pirang-pirang entitas sing beda-beda bisa uga tumindak minangka entitas tunggal, ora adoh saka entitas sing beda-beda.

Iki bakal padha karo ngganti negara siji baseball — ujar, meksa supaya ana ing ndhuwur vs ngisor lemari panyimpenan — mung kanthi mbukak loker panyimpenan 3.000 mil lan nyawang kabeh beda baseball

Prilaku "mokal" iki nggawe entitas kuantum cocog kanggo nindakake sing mokal, kayata, komputer. Ing komputer normal, informasi sing disimpen yaiku nol utawa siji, nanging ing komputer kuantum, bit sing disimpen, diarani Qubit (bit kuantum), bisa uga nol lan siji kanthi bebarengan. Dadi, ing endi nyimpen memori sederhana saka 8 bit bisa ngemot nomer individu saka 0 nganti 255 (2 ^ 8 = 256) memori 8 Qubits bisa nyimpen 2 ^ 8 = 256 nomer kapisah kabeh sekaligus! Kemampuan kanggo nyimpen informasi luwih akeh kanthi eksplisit kenapa komputer kuantum njanjeni kabisat kuantum ing kekuwatan pamrosesan.

Ing conto ing ndhuwur, memori 8 bit ing komputer kuantum nyimpen 256 nomer antara 0 lan 255 kabeh bebarengan lan memori 8 bit ing komputer biasa mung nyimpen 1 nomer antara 0 lan 255 sekaligus. Saiki bayangake memori kuantum 24 bit (2 ^ 24 = 16,777,216) kanthi mung kaping 3 Qubit minangka memori pisanan: bisa nyimpen kekalahan 16,777,216 nomer sing beda sekaligus!

Sing nggawa kita menyang prapatan ilmu Quantum lan neurobiologi. Otak manungsa minangka prosesor sing luwih kuat tinimbang komputer sing kasedhiya saiki: apa bisa entuk kekuwatan sing apik banget kanthi nggunakake keanehan kuantum kaya cara komputer kuantum?

Nganti saiki, jawaban para ahli fisika kanggo pitakonan kasebut minangka "Ora."

Fenomena kuantum kayata superposisi gumantung karo isolasi fenomena kasebut ing lingkungan sekitar, utamane panas ing lingkungan sing nyetel partikel, nggawe omah jumlah kertu superposisi hiper sing alus lan meksa partikel tartamtu bisa ngrebut titik A utawa titik B , nanging ora nate kalorone bebarengan.

Mula, nalika para ilmuwan nyinaoni fénoména kuantum, mula bakal adoh kanggo ngisolasi bahan sing ditliti saka lingkungan sekitar, biasane kanthi nyuda suhu ing eksperimen nganti nul nol.

Nanging bukti-bukti wis tambah saka jagad fisiologi tetanduran manawa sawetara proses biologis sing gumantung karo superposisi kuantum kedadeyan ing suhu normal, nyebabake kemungkinan mekanika kuantum sing aneh sing ora bisa dibayangake pancen bisa ngganggu saben dina saben dina sistem biologis liyane, kayata sistem saraf.

Contone, ing Mei 2018, tim peneliti ing Universitas Groningen sing kalebu ahli fisika Thomas la Cour Jansen nemokake bukti manawa tanduran lan sawetara bakteri fotosintetik entuk efisiensi meh 100% ngonversi sinar srengenge dadi energi sing bisa digunakake kanthi nggunakake kasunyatan manawa penyerapan energi surya nyebabake sawetara elektron ing Molekul sing nyekel cahya kanthi bebarengan ana ing negara kuantum sing bungah lan non-bungah sing sumebar ing jarak sing cukup ing njero tanduran, saengga elektron sing seneng cahya bisa nemokake jalur sing paling efisien saka molekul ing endi cahya dijupuk menyang macem-macem molekul ing endi energi sing bisa digunakake kanggo tanduran digawe.

Evolusi, kanthi telusuran kanggo nggawe teknik bentuk energi sing paling hemat energi, katon ora nggatekake kapercayan para ahli fisika manawa efek kuantum sing migunani ora bisa kedadeyan ing lingkungan biologi sing anget lan udan.

Panemuan efek kuantum ing biologi tanduran ngasilake lapangan ilmu anyar sing diarani biologi kuantum. Ing sawetara taun kepungkur, ahli biologi kuantum nemokake bukti sifat mekanik kuantum ing pemahaman medan magnet ing mripat sawetara manuk (saéngga manuk bisa navigasi sajrone migrasi), lan aktivasi reseptor bau ing manungsa. Peneliti visi uga nemokake manawa photoreceptors ing retina manungsa bisa ngasilake sinyal listrik saka panangkepan quanta tunggal energi ringan.

Apa evolusi uga nggawe otak kita dadi efisien banget kanggo ngasilake energi sing bisa digunakake utawa ngirim lan nyimpen informasi ing antarane neuron sing nggunakake efek kuantum kayata superposisi lan gangguan?

Ahli saraf anyar wis wiwit investigasi babagan kemungkinan iki, nanging aku seneng banget babagan bidang saraf kuantum anyar amarga bisa nyebabake terobosan rahang ing pangerten babagan otak.

Aku ngomong iki amarga sejarah ilmu pengetahuan mulang manawa terobosan paling gedhe meh kabeh asale saka ide-ide sing, sadurunge ana trobosan tartamtu, umume aneh banget. Panemuan Einstein manawa ruang lan wektu pancen padha (relativitas umum) minangka salah sawijining conto, panemune Darwin yen manungsa ngalami évolusi saka wujud urip sing luwih primitif, kalebu liya. Lan mesthine, Planck, Einstein lan Bohr nemokake mekanika kuantum luwih dhisik, isih liya.

Kabeh kasebut negesake banget manawa ana ide ing babagan game mbesuk sing ganti kemajuan ing ilmu saraf, saiki umume umume wong ora sopan lan ora bisa ditindakake.

Saiki, mung amarga biologi kuantum ing otak katon aneh lan ora bisa ditindakake kanthi otomatis, dheweke ora bakal dadi sumber jagoan raksasa sabanjure ing ilmu saraf. Nanging aku ngerti manawa pangerten sing luwih jero babagan efek kuantum ing sistem urip bakal ngasilake pemahaman anyar babagan otak lan sistem saraf, yen ora ana sebab liyane, yen nggunakake sudut pandang kuantum bakal nyebabake para ahli saraf golek jawaban kanthi aneh lan papan sing apik banget sing ora nate dianggep nyelidiki sadurunge.

Lan nalika para peneliti mriksa fénoména sing aneh lan apik banget, fénoména kasebut, bisa uga, kaya seduluré sing ndherek fisika partikel, delengen maneh!