किन तपाइँ क्वांटम न्यूरोसाइन्स को बारे मा ख्याल राख्नु पर्छ

यदि तपाइँले सुन्नुभएको छैन, क्वान्टम विज्ञान अहिले सेतो तातो छ, अकल्पनीय शक्तिशाली क्वांटम कम्प्यूटर, अल्ट्रा कुशल क्वांटम संचार र क्वांटम ईन्क्रिप्शन को माध्यम बाट अभेद्य साइबर सुरक्षा को उत्तेजित कुराकानी संग।

किन सबै हल्ला?

सरल भाषामा भन्नुहोस्, क्वान्टम विज्ञान विशाल कदम को सट्टा बच्चाहरु कदम को सट्टा हामी दैनिक विज्ञान को माध्यम बाट अभ्यस्त भएका छौं। दैनिक विज्ञान, उदाहरण को लागी, हामीलाई नयाँ कम्प्युटर दिन्छ कि शक्ति मा हरेक २-३ बर्षमा दोब्बर हुन्छ, जबकि क्वान्टम विज्ञान धेरै संग कम्प्यूटर को वचन दिन्छ। ट्रिलियन पटक आज उपलब्ध सबैभन्दा पेशी कम्प्यूटर भन्दा धेरै शक्ति।

अन्य शब्दहरुमा क्वान्टम विज्ञान, यदि सफल भयो भने, टेक्नोलोजी मा एक भूकंपीय परिवर्तन को उत्पादन गर्दछ कि संसारलाई नयाँ रूप दिनेछ जसरी हामी जान्दछौं, इन्टरनेट वा स्मार्टफोन को तुलना मा अझ गहिरो तरीका मा।

क्वांटम विज्ञान को उत्साहजनक संभावनाहरु सबै एक साधारण सत्य बाट उत्पन्न हुन्छ: क्वांटम घटनाहरु लाई पुरा तरिकाले नियमहरु लाई तोक्छ कि "शास्त्रीय" (सामान्य) घटनाहरु लाई पूरा गर्न को लागी सीमित गर्न सकिन्छ।

दुई उदाहरण जहाँ क्वान्टम विज्ञान बनाउँछ के गर्न को लागी असंभव को लागी अचानक सम्भव छ, क्वांटम सुपरपोजिशन र क्वांटम उलझन हो।

पहिले क्वांटम सुपरपोजिशन निपटौं।

सामान्य संसार मा, एक बेसबल जस्तै एक वस्तु मात्र एक समयमा एक ठाउँ मा हुन सक्छ। तर क्वांटम संसार मा, एक कण जस्तै एक इलेक्ट्रोन स्थानहरु को एक अनन्त संख्या कब्जा गर्न सक्नुहुन्छ एउटै समयमा, भौतिकशास्त्रीहरु धेरै राज्यहरु को एक superposition कल मा अवस्थित। तेसैले क्वांटम संसार मा, एक चीज कहिले काहिँ धेरै फरक चीजहरु जस्तै व्यवहार गर्दछ।

अब बेसबल सादृश्य अलि अगाडी बढाएर क्वांटम उलझन को जाँच गरौं। सामान्य संसार मा लस एन्जलस र बोस्टन मा प्रमुख लीग स्टेडियमहरु मा डार्क लकरहरुमा बसेका दुई बेसबलहरु एक अर्का बाट बिल्कुल स्वतन्त्र छन्, यस्तो छ कि यदि तपाइँ एक बेसबल हेर्न को लागी एक भण्डारण लकर खोल्नुभयो, बिल्कुल केहि अन्य बेसबल लाई हुने थिएन। 3,000 माईल टाढा एक अँध्यारो भण्डारण लकर मा। तर क्वांटम संसार मा, दुई व्यक्तिगत कणहरु, जस्तै फोटोनहरु सक्छ एक फोटोनलाई डिटेक्टरको साथ अनुभूति गर्ने कार्यले तुरुन्तै अर्को फोटोनलाई बाध्य पार्छ, चाहे जती टाढा होस्, एक विशेष राज्य मान्न।

यस्तो उलझन को मतलब यो हो कि क्वांटम ब्रह्माण्ड मा, धेरै अलग संस्थाहरु कहिलेकाहिँ एक एकल इकाई को रूप मा व्यवहार गर्न सक्छन्, फरक फरक फरक निकायहरु कती टाढा छन्।

यो एक बेसबल को स्थिति बदल्न को बराबर हुनेछ - भन्नुहोस्, यो एक भण्डारण लकर को शीर्ष बनाम तल शेल्फ मा हुन को लागी बाध्य - बस एक भण्डारण लकर खोल्न को लागी ३,००० माईल टाढा र एक पुरा तरिकाले मा हेर्दै फरक बेसबल।

यी "असम्भव" ब्यवहारहरु संग उदाहरण को लागी, कम्प्यूटर संग असंभव गर्न को लागी क्वांटम संस्थाहरु आदर्श बनाउँछ। सामान्य कम्प्युटरमा जानकारी को एक भण्डारण बिट या त एक शून्य वा एक हो, तर एक क्वांटम कम्प्यूटर मा एक संग्रहित बिट, एक क्यूबिट (क्वांटम बिट) भनिन्छ, दुबै शून्य र एकै समयमा एक हो। यस प्रकार, जहाँ 8 बिट्स को एक साधारण मेमोरी स्टोर 0 देखि 255 (2^8 = 256) को कुनै पनी व्यक्तिगत संख्या 8 Qubits को एक मेमोरी 2^8 = 256 भण्डारण गर्न सक्नुहुन्छ अलग संख्या सबै एकैचोटि! क्वांटम कम्प्यूटर प्रशोधन शक्ति मा एक क्वांटम छलांग प्रतिज्ञा किन छिटो अधिक जानकारी को भण्डारण गर्न को लागी क्षमता छ।

माथिको उदाहरण मा, एक क्वांटम कम्प्यूटर मा एक bit बिट मेमोरी २५6 संख्याहरु ० र २५५ को बीचमा सबै एकैचोटि जबकि एक साधारण कम्प्यूटर मा एक bit बिट मेमोरी एक पटक मा ० र २५५ को बीच १ नम्बर मात्र भण्डारण गर्दछ। अब एक 24 बिट क्वांटम मेमोरी (2^24 = 16,777,216) मात्र 3 पटक हाम्रो पहिलो मेमोरी को रूप मा धेरै Qubits संग कल्पना गर्नुहोस्: यो एक whopping भण्डारण गर्न सक्छ 16,777,216 फरक संख्या एक पटक मा!

जो हामीलाई क्वांटम विज्ञान र न्यूरोबायोलोजी को चौराहे मा ल्याउँछ। मानव मस्तिष्क आज उपलब्ध कुनै पनि कम्प्युटर भन्दा धेरै शक्तिशाली प्रोसेसर हो: के यो क्वांटम कम्प्यूटर गर्छ उस्तै तरीकाले क्वांटम अजीबपन को उपयोग गरेर यो भयानक शक्ति को केहि प्राप्त गर्दछ?

धेरै भर्खर सम्म सम्म, भौतिकशास्त्रीहरु 'त्यो प्रश्न को जवाफ एक शानदार "छैन।"

क्वांटम घटनाहरु जस्तै superposition वरपरको वातावरण बाट ती घटनाहरु लाई अलग गर्न मा निर्भर गर्दछ, विशेष गरी वातावरण मा गर्मी जो कणहरु लाई गति मा सेट गर्दछ, superposition को कार्ड को हाइपर-नाजुक क्वांटम घर बिगार्ने र एक विशेष कण या त बिन्दु A वा बिन्दु कब्जा गर्न बाध्य। , तर दुबै एकै समयमा कहिल्यै।

यस प्रकार, जब वैज्ञानिकहरु क्वांटम घटनाहरु को अध्ययन गर्छन् उनीहरु धेरै लम्बाईमा जान्छन् उनीहरु वरपरको वातावरण बाट अध्ययन गरीरहेका सामग्रीहरु लाई अलग गर्न को लागी, सामान्यतया आफ्नो प्रयोगहरु मा तापमान लगभग शून्य लाई कम गरेर।

तर बोट फिजियोलोजी को दुनिया बाट प्रमाण बढ्दै छ कि क्वांटम सुपरपोजिशन मा भरोसा गर्ने केहि जैविक प्रक्रियाहरु सामान्य तापक्रम मा घट्छन्, क्वान्टम मेकानिक्स को अकल्पनीय अनौठो संसार वास्तव मा अन्य जैविक प्रणालीहरु को हरेक दिन को काम मा घुसपैठ हुन सक्छ भन्ने सम्भावना बढाउँछ, जस्तै हाम्रो स्नायु प्रणाली।

उदाहरण को लागी, मई २०१ in मा ग्रोनिन्जेन विश्वविद्यालय मा एक अनुसन्धान टोली जसमा भौतिकशास्त्री थोमस ला कौर जेन्सेन शामिल थिए प्रमाण पाए कि बिरुवाहरु र केहि प्रकाश संश्लेषक ब्याक्टेरियाले लगभग १००% दक्षता प्राप्त गर्दछ सूर्य को प्रकाश लाई उपयोग योग्य ऊर्जा मा रूपान्तरण गर्ने तथ्य को शोषण गरेर कि सौर्य ऊर्जा को अवशोषण को कारण केहि इलेक्ट्रोनहरु मा प्रकाश-कब्जा गर्ने अणुहरु एकै साथ दुबै उत्तेजित र गैर-उत्तेजित क्वांटम राज्यहरु मा अवस्थित बिरुवा भित्र अपेक्षाकृत लामो दूरी मा फैलिएको छ, प्रकाश-उत्तेजित इलेक्ट्रोनहरु लाई अणुहरु बाट सबैभन्दा कुशल बाटो खोज्न को लागी अनुमति दिन्छ जहाँ प्रकाश बिभिन्न अणुहरु लाई कब्जा गरीन्छ जहाँ उपयोगी ऊर्जा बोट को लागी बनाईएको हो।

विकास, सबैभन्दा ऊर्जा कुशल जीवन रूपहरु ईन्जिनियर गर्न को लागी यसको अथक खोज मा, भौतिकशास्त्रीहरु को विश्वास लाई बेवास्ता गरीएको छ कि उपयोगी क्वांटम प्रभाव जीवविज्ञान को तातो, गीला वातावरण मा हुन सक्दैन।

बिरुवा जीवविज्ञान मा क्वांटम प्रभाव को खोज क्वान्टम जीवविज्ञान भनिन्छ विज्ञान को एक बिल्कुल नयाँ क्षेत्र को जन्म दिएको छ। विगत केहि बर्षहरुमा, क्वांटम जीवविज्ञानीहरु लाई केहि चराहरुको आँखा मा चुम्बकीय क्षेत्र धारणा मा क्वांटम मेकानिकल गुणहरु को प्रमाण भेटिएको छ (चराहरु लाई पलायन को लागी नेविगेट गर्न को लागी सक्षम पार्ने), र मानव मा गन्ध रिसेप्टर्स को सक्रियता मा। दृष्टि शोधकर्ताहरूले यो पनि पत्ता लगाएका छन् कि मानव रेटिना मा फोटोरिसेप्टर प्रकाश को एक मात्र मात्रा को कब्जा बाट बिजुली संकेत उत्पन्न गर्न सक्षम छन्।

के विकासले हाम्रो मस्तिष्कलाई प्रयोगयोग्य ऊर्जा उत्पन्न गर्न वा सुपरपोजिशन र उलझन जस्ता क्वांटम प्रभावहरु को प्रयोग गरी न्यूरॉन्स को बिचमा जानकारी प्रसारण र भण्डारण गर्न अति कुशल बनायो?

Neuroscientists यस सम्भावना को अनुसन्धान को धेरै शुरुवात मा छन्, तर म एक को लागी क्वांटम न्यूरोसाइन्स को नवजात क्षेत्र को बारे मा उत्साहित छु किनकि यो मस्तिष्क को हाम्रो समझ मा जबडा छोड्ने सफलता को लागी नेतृत्व गर्न सक्छ।

म यो भन्छु किनकि विज्ञानको इतिहासले हामीलाई सिकाउँछ कि सबैभन्दा ठूलो सफलता लगभग सधैं विचारहरु बाट आउँछ कि, एक विशेष सफलता हुनु भन्दा पहिले, अविश्वसनीय अजीब ध्वनि। आइन्स्टाइनको खोज कि अन्तरिक्ष र समय साँच्चै एउटै कुरा हुन् (सामान्य सापेक्षता) एउटा उदाहरण हो, डार्विन को खोज कि मानिसहरु लाई धेरै आदिम जीवन रूपहरु बाट विकसित भयो, अर्को हो। र निस्सन्देह, प्लान्क, आइन्स्टाइन र बोहर को पहिलो स्थान मा क्वांटम मेकानिक्स को खोज, अझै अर्को छ।

ती सबै दृढताका साथ भोलिको खेल न्यूरोसाइन्स मा प्रगति परिवर्तन को पछाडि विचारहरु, आज धेरैजसो मानिसहरु लाई अत्यधिक अपरंपरागत र असम्भव जस्तो लाग्नेछ भन्ने संकेत गर्दछ।

अब, केवल किनभने मस्तिष्क मा क्वांटम जीवविज्ञान अजीब र असंभव लाग्दछ स्वचालित रूप बाट यो न्यूरोसाइन्स मा अर्को विशाल छलांग अगाडि को स्रोत बन्न योग्य छैन। तर मँ एक धारणा छ कि जीवित प्रणालीहरुमा क्वांटम प्रभाव को एक गहिरो समझ हाम्रो मस्तिष्क र तंत्रिका तंत्र को बारे मा महत्वपूर्ण नयाँ अंतर्दृष्टि उत्पन्न हुनेछ, यदि कुनै अन्य कारण को लागी, कि एक क्वांटम दृष्टिकोण को अपनाने न्यूरोसाइन्टिस्टहरु लाई अनौठो र उत्तर खोज्न को लागी कारण हुनेछ। अचम्मका ठाउँहरु उनीहरु पहिले कहिल्यै सोचेनन्।

र जब अन्वेषकहरु ती अनौठो र अचम्मको घटनाहरु मा हेर्छन्, ती घटनाहरु, कण भौतिकी मा उन्मादको चचेरा भाईहरु जस्तै, उनीहरु लाई फर्केर हेर्न सक्नुहुन्छ!