Квантовые тайны мозга: как запутанные кубиты могут объяснить наше сознание

Мозг человека, состоящий из трех фунтов нейронной ткани, кажется далек от квантовой механики, так как квантовые эффекты наиболее заметны на микроскопических уровнях. Однако новые эксперименты обещают преодолеть этот разрыв и предложить ответы на тайну сознания.

Квантовая механика объясняет множество явлений, которые невозможно понять, основываясь на повседневном опыте. Например, в известном мысленном эксперименте Шредингера кот находится одновременно в состоянии живого и мертвого. В реальной жизни кот либо жив, либо мертв, но уравнения квантовой механики утверждают, что мир состоит из множества таких сосуществующих состояний.

В 1989 году космолог Роджер Пенроуз предложил радикальную идею, что сознательный момент наступает, когда суперпозиция квантового состояния коллапсирует. Эта гипотеза вызвала огромный интерес, поскольку связывала две фундаментальные научные тайны — происхождение сознания и коллапс волновой функции в квантовой механике.

Согласно Пенроузу, этот процесс происходит в микротрубочках — удлиненных структурных белках, образующих цитоскелет клеток центральной нервной системы. Однако научное сообщество не поддержало эту идею , так как мозг, будучи теплым и влажным, не способствует образованию суперпозиций по сравнению с квантовыми компьютерами, работающими при сверхнизких температурах.

Еще одна проблема теории Пенроуза связана с запутанными кубитами. При измерении одного из запутанных кубитов мгновенно определяется состояние другого, независимо от расстояния между ними. Однако, согласно стандартной квантовой механике, это не может быть использовано для передачи информации быстрее скорости света. Тем не менее, по теории Пенроуза, запутанные кубиты могут разделять сознательный опыт.

В новой статье в журнале Entropy ученые предложили, что опыт возникает, когда система входит в квантовую суперпозицию, а не когда она коллапсирует. Любая система, входящая в состояние с одним или несколькими запутанными кубитами, испытывает момент сознания.

Эти идеи также могут помочь в решении проблемы связывания, субъективного единства каждого опыта. Например, восприятие Статуи Свободы включает множество деталей, связанных в единое целое, которое может быть обусловлено множеством запутанных кубитов.

Для проверки этих гипотез предложены три эксперимента. Первый эксперимент, финансируемый Фондом Tiny Blue Dot, исследует влияние изотопов ксенона на фруктовых мушек и органоиды мозга. Если эти биологические системы смогут различить изотопы, это укажет на механизмы, с помощью которых инертный газ действует как анестетик.

Второй эксперимент предполагает связывание кубитов с органоидами мозга, чтобы позволить запутанности распространяться между биологическими и техническими кубитами. Третий, пока еще концептуальный, эксперимент направлен на расширение сознания путем связывания квантовых состояний с человеческим мозгом.

Развитие квантовой инженерии и интерфейсов мозг-машина может позволить напрямую исследовать и расширять наше сознание с помощью квантовой науки и технологий.