Zergatik zaindu behar zenuke Neurozientzia Kuantikoa

Entzun ez baduzu, zientzia kuantikoa beroa da oraintxe bertan, imajina ezineko ordenagailu kuantikoez hitz egiteaz gain, komunikazio kuantiko ultraeraginkorra eta zibersegurtasun iragangaitza enkriptatze kuantikoaren bidez.

Zergatik zalaparta guztia?

Besterik gabe esanda, zientzia kuantikoak jauzi erraldoiak agintzen ditu eguneroko zientziaren bidez ohitu garen haurtxoen urratsen ordez. Eguneroko zientziak, adibidez, 2-3 urtez behin boterea bikoizten duten ordenagailu berriak ematen dizkigu, zientzia kuantikoak, berriz, asko dituzten ordenagailuak agintzen ditu bilioi aldiz gaur egun dagoen ordenagailu gihartsuena baino potentzia handiagoa.

Beste modu batera esanda, zientzia kuantikoak, arrakasta izanez gero, munduan ezagutzen dugun moduan birmoldatuko duen teknologiaren aldaketa sismikoa sortuko du, Internetek edo telefono adimendunek baino modu sakonagoetan.

Zientzia Kuantikoaren aukera paregabeak egia soil batetik sortzen dira: fenomeno kuantikoek fenomeno “klasikoek” (normalak) lor dezaketena mugatzen duten arauak guztiz hausten dituzte.

Zientzia Kuantikoak bat-batean ezinezkoa zena bat-batean posible bihurtzen duen bi adibide dira gainjartze kuantikoa eta korapilo kuantikoa.

Egin diezaiogun aurre superposizio kuantikoari lehenik.

Mundu normalean, beisbol bezalako objektu bat aldi berean leku bakarrean egon daiteke. Baina mundu kuantikoan, elektroia bezalako partikula batek leku kopuru infinitua har dezake momentu berean, fisikariek egoera anitzen gainjartzea deitzen duten horretan. Beraz, mundu kuantikoan, gauza batek batzuetan hainbat gauza bezala jokatzen du.

Orain azter dezagun korapilo kuantikoa beisboleko analogia pixka bat gehiago luzatuz. Mundu normalean Los Angeleseko eta Bostoneko liga nagusietako estadioetako aldagela ilunetan eserita dauden bi beisbol erabat independenteak dira, hala nola, saskibaloia biltegiratzeko armairuetako bat irekitzen baduzu, beste beisbolarekin ez litzateke ezer gertatuko. 3.000 kilometrora dagoen biltegirako armairu ilun batean. Baina mundu kuantikoan, bi partikula indibidual, hala nola fotoiak daiteke korapilatuta egon, hala nola, fotoi bat detektagailuarekin antzemateko ekintza soilak beste fotoia behartzen duela, urrun dagoen arren, egoera jakin bat hartzera.

Korapilatze horrek esan nahi du unibertso kuantikoan entitate desberdin anitzek entitate bakar gisa joka dezaketela, entitateak bereizita dauden arren.

Hau saskibaloi baten egoera aldatzearen parekoa litzateke, esan, biltegiratze-armairu baten goiko aldean eta beheko apalean egotera behartzea, besterik gabe, 3.000 kilometrora dagoen biltegiratze-armairu bat irekitzea eta guztiz begiratzea desberdinak beisbol.

Jokabide "ezinezko" horiek entitate kuantikoak ezin hobeak bihurtzen dituzte ezinezkoa egiteko, adibidez, ordenagailuekin. Ordenagailu normaletan gordetako informazio bit bat zero edo bat da, baina ordenagailu kuantiko batean gordetako bit bat, Qubit (bit kuantikoa) izenekoa, zero eta bat da aldi berean. Horrela, 8 bit-eko memoria biltegi soil batek 0tik 255era bitarteko edozein zenbaki izan ditzake (2 ^ 8 = 256) 8 Qubit-eko memoriak 2 ^ 8 = 256 gorde dezake. zenbaki bereiziak denak batera! Informazio esponentzial gehiago biltegiratzeko gaitasuna da zergatik ordenagailu kuantikoek prozesatzeko potentziaren jauzi kuantikoa agintzen dutela.

Goiko adibidean, ordenagailu kuantiko batean 8 biteko memoria batek 0 eta 255 arteko 256 zenbaki gordetzen ditu aldi berean, bitartean ordenagailu arrunt bateko 8 biteko memoriak 0 eta 255 arteko zenbaki bakarra gordetzen du aldi berean. Orain, imajina ezazu 24 biteko memoria kuantikoa (2 ^ 24 = 16.777.216) gure lehen memoria baino 3 aldiz Qubit gehiago duena: izugarria gorde dezake 16.777.216 zenbaki desberdin aldi berean!

Horrek zientzia kuantikoaren eta neurobiologiaren elkargunera garamatza. Giza garuna gaur egun dagoen edozein ordenagailu baino askoz ere prozesadore indartsuagoa da: lortzen al du botere izugarri horretako zati bat bitxikeria kuantikoa ordenagailu kuantikoek egiten duten moduan baliatuz?

Orain dela oso gutxi arte, fisikariek galdera horri emandako erantzuna "ez" borobila izan da.

Superposizio bezalako fenomeno kuantikoak fenomeno horiek ingurunetik isolatzean oinarritzen dira, partikulak mugimenduan jartzen dituen ingurunean beroa, gainjartze karten etxe kuantiko hiper-delikatua nahastu eta partikula jakin bat A edo B puntua okupatzera behartuz. , baina inoiz ez biak aldi berean.

Horrela, zientzialariek fenomeno kuantikoak aztertzen dituztenean asko egiten dute aztertzen ari diren materiala ingurunetik isolatzeko, normalean esperimentuetan tenperatura ia zero absolutura jaitsiz.

Baina landareen fisiologiaren mundutik frogak sortzen ari dira superposizio kuantikoan oinarritzen diren prozesu biologiko batzuk tenperatura normaletan gertatzen direla, mekanika kuantikoaren mundu arras imajinaezina izateak beste sistema biologiko batzuen eguneroko funtzionamenduan sartzeko aukera planteatuz, hala nola gure nerbio sistemak.

Adibidez, 2018ko maiatzean Thomas la Cour Jansen fisikaria zen Groningen Unibertsitateko ikerketa talde batek aurkitu zuten landareek eta bakteria fotosintetiko batzuek ia% 100eko eraginkortasuna lortzen dutela eguzkiaren argia energia erabilgarri bihurtuz eguzki energiaren xurgatzeak elektroi batzuk eragiten dituela baliatuz. argia harrapatzeko molekulak aldi berean existitzen dira kitzikatutako zein kitzikatu gabeko egoera kuantikoetan landarearen distantzia nahiko luzeetan zehar hedatuta, argia kitzikatutako elektroiek argia harrapatzen duten molekuletatik energia erabilgarria den energia molekula desberdinetara biderik eraginkorrena aurkitzeko. izan ere, landarea sortzen da.

Badirudi eboluzioak, energia-eraginkortasun handieneko bizimoduak ingeniatzeko egin duen ahalegin etengabean, fisikarien ustea alde batera utzi duela biologiaren ingurune epel eta hezeetan efektu kuantiko baliagarriak ezin direla gertatu.

Landareen biologian efektu kuantikoak aurkitzeak biologia kuantikoa izeneko zientziaren arlo guztiz berria sortu du. Azken urteetan, biologo kuantikoek eremu magnetikoaren pertzepzioan propietate mekaniko kuantikoen frogak aurkitu dituzte hegazti batzuen begietan (hegaztiei migrazioan zehar nabigatzeko aukera ematen diete), eta gizakien usain hartzaileen aktibazioan. Ikuspegiko ikertzaileek ere aurkitu dute giza erretinako fotorrezeptoreak gai direla argi energiaren kanta bakarra harrapatuta seinale elektrikoak sortzeko.

Eboluzioak hipereraginkorra bihurtu al du gure burmuina energia erabilgarria sortzeko edo informazioa neuronen artean transmititzeko eta biltegiratzeko efektu kuantikoak erabiliz, hala nola gainjartzea eta korapilatzea?

Neurozientzialariak aukera hori ikertzen hasieran daude, baina ni neurozientzia kuantikoaren arlo hasiberriak pozten nau, garunaren ulermenean aurrerapen ikaragarriak ekar ditzakeelako.

Hori diot, zientziaren historiak irakasten digulako aurrerapenik handienak ia beti aurrerapen jakin bat gertatu aurretik izugarri arraroak diruditen ideietatik datozela. Einstein-en aurkikuntza espazioa eta denbora benetan gauza bera direla (erlatibitate orokorra) adibide bat da, Darwinek gizakiak bizitza forma primitiboagoetatik eboluzionatu zuela aurkitzea da beste bat. Eta noski, Planck, Einstein eta Bohr-ek mekanika kuantikoaren aurkikuntza lehenik eta behin beste bat da.

Horrek guztiak biziki inplikatzen du biharko jokoaren atzean dauden ideiak neurozientzian aurrerapenak aldatzen ari direla, gaur egun jende gehienari oso ez-ortodoxoak eta probableak irudituko zaiola.

Orain, garuneko biologia kuantikoa arraroa eta ezinezkoa dirudienak ez du automatikoki kalifikatzen neurozientzian hurrengo jauzi erraldoiaren iturri izateko. Baina uste dut sistema bizietako efektu kuantikoen inguruko ulermen sakonak gure garunari eta nerbio sistemari buruzko ikuspegi berriak emango dituela, beste arrazoirik ez bada ere, ikuspuntu kuantikoa hartzeak neurozientzialariek erantzun bitxiak eta arruntak bilatzea eragingo die. aurretik ikertzea pentsatu ez zuten leku zoragarriak.

Eta ikertzaileek fenomeno bitxi eta zoragarri horiek aztertzen dituztenean, fenomeno horiek, partikulen fisikan lehengusu nahasiak bezala, atzera begiratu dezakete!