ስለ ኳንተም ኒውሮሳይንስ ለምን መንከባከብ አለብዎት

እርስዎ ካልሰሙ ፣ ኳንተም ሳይንስ በማይታሰብ ኃይለኛ ኃይለኛ የኳንተም ኮምፒተሮች ፣ እጅግ በጣም ቀልጣፋ የኳንተም ግንኙነት እና ሊደረስ የማይችል የሳይበር ደህንነት በኳንተም ምስጠራ አማካኝነት አሁን ነጭ ትኩስ ነው።

ለምንድን ነው ሁሉም ውዝግብ?

በቀላል አነጋገር ፣ ኳንተም ሳይንስ በዕለት ተዕለት ሳይንስ ከለመድነው የሕፃን እርምጃዎች ይልቅ ወደ ፊት እንደሚዘል ቃል ገብቷል። ለምሳሌ የዕለት ተዕለት ሳይንስ ፣ በየ 2-3 ዓመቱ በእጥፍ የሚጨመሩ አዳዲስ ኮምፒውተሮችን ይሰጠናል ፣ ኳንተም ሳይንስ ግን ብዙ ኮምፒውተሮችን ቃል ገብቷል። ትሪሊዮኖች ጊዜ ዛሬ ከሚገኘው በጣም ጡንቻማ ኮምፒዩተር የበለጠ ኃይል።

በሌላ አነጋገር ኳንተም ሳይንስ ፣ ከተሳካ ፣ እኛ ከበይነመረቡ ወይም ከስማርትፎኖች የበለጠ በበለጠ ጥልቅ መንገዶች እኛ እንደምናውቀው ዓለምን የሚቀይር የቴክኖሎጅ ለውጥን ያመጣል።

የኳንተም ሳይንስ አስደናቂ ዕድሎች ሁሉም ከአንድ ቀላል እውነት የሚመነጩ ናቸው - የኳንተም ክስተቶች “ክላሲካል” (መደበኛ) ክስተቶች ሊያከናውኑ የሚችሏቸውን የሚገድቡ ደንቦችን ሙሉ በሙሉ ይጥሳሉ።

ሁለት ምሳሌዎች የኳንተም ሳይንስ በድንገት የማይቻል ነገርን የሚያደርግበት ፣ የኳንተም ልዕለ -ነገር እና የኳንተም ጥልፍ ናቸው።

በመጀመሪያ የኳንተም ልዕለ -ጉዳይን እንቋቋም።

በተለመደው ዓለም ውስጥ እንደ ቤዝቦል ያለ ነገር በአንድ ጊዜ በአንድ ቦታ ብቻ ሊሆን ይችላል። ነገር ግን በኳንተም ዓለም ውስጥ እንደ ኤሌክትሮን ያለ ቅንጣት ስፍር ቁጥር የሌላቸው ቦታዎችን መያዝ ይችላል በተመሳሳይ ሰዓት, የፊዚክስ ሊቃውንት የብዙ ግዛቶች የበላይነት በሚሉት ውስጥ አለ። ስለዚህ በኳንተም ዓለም አንድ ነገር አንዳንድ ጊዜ እንደ ብዙ የተለያዩ ነገሮች ይሠራል።

አሁን የቤዝቦል ምስልን ትንሽ ወደ ፊት በማራዘም የኳንተም ጥምረትን እንመርምር። በተለመደው ዓለም ውስጥ በሎስ አንጀለስ እና በቦስተን ውስጥ ባሉ ዋና ሊግ ስታዲየሞች ውስጥ በጨለማ ቁም ሣጥን ውስጥ የተቀመጡ ሁለት የቤዝቦል ኳስ እርስ በእርስ ነፃ ናቸው ፣ ይህም አንዱን ቤዝቦል ለመመልከት አንድ የማከማቻ ቁልፍን ከከፈቱ በፍፁም በሌላው ቤዝቦል ላይ ምንም ነገር አይከሰትም። በጨለማ ማከማቻ ቁም ሣጥን ውስጥ 3,000 ማይል ርቀት ላይ። ነገር ግን በኳንተም ዓለም ውስጥ እንደ ፎቶን ያሉ ሁለት የግለሰብ ቅንጣቶች ይችላል አንድ ፎቶን ከተለዋዋጭ መርማሪ ጋር የማስተዋሉ ተግባር አንድ ሌላ ግዛት ምንም ያህል ርቀት ቢኖረው ወዲያውኑ ሌላውን ፎቶግራፍ እንዲያስገድደው ስለሚያደርግ ተጠላልፈዋል።

እንዲህ ዓይነቱ ጠለፋ ማለት በኳንተም አጽናፈ ዓለም ውስጥ የተለያዩ አካላት ምንም ያህል ቢለያዩ አንዳንድ ጊዜ እንደ አንድ አካል ሆነው ሊሠሩ ይችላሉ ማለት ነው።

ይህ የአንድ ቤዝቦል ሁኔታን ከመቀየር ጋር እኩል ይሆናል - ይበሉ ፣ በማከማቻ መቆለፊያ የላይኛው እና በታችኛው መደርደሪያ ላይ እንዲኖር ማስገደድ - በቀላሉ 3000 ኪ.ሜ ርቀት ያለው የማከማቻ ቁም ሣጥን በመክፈት እና ሙሉ በሙሉ በማየት የተለየ ቤዝቦል።

እነዚህ “የማይቻል” ባህሪዎች የኳንተም አካላትን ለምሳሌ ከኮምፒዩተሮች ጋር የማይቻል ለማድረግ ተስማሚ ያደርጉታል። በመደበኛ ኮምፒተሮች ውስጥ የተከማቸ ትንሽ መረጃ ዜሮ ወይም አንድ ነው ፣ ነገር ግን በኳንተም ኮምፒተር ውስጥ የተከማቸ ቢት ፣ ኩቢት (ኳንተም ቢት) ፣ ሁለቱም ዜሮ እና አንድ ናቸው። ስለዚህ ፣ የ 8 ቢት ቀለል ያለ የማስታወሻ ማከማቻ ማንኛውንም የግለሰብ ቁጥር ከ 0 እስከ 255 (2^8 = 256) መያዝ የሚችልበት ቦታ የ 8 ኩቢቶች ትውስታ 2^8 = 256 ሊያከማች ይችላል የተለያዩ ቁጥሮች በአንዴ! እጅግ በጣም ብዙ መረጃን የማከማቸት ችሎታ የኳንተም ኮምፒተሮች በማቀነባበሪያ ኃይል ውስጥ የኳንተም ዝላይን ቃል የገቡት ለዚህ ነው።

ከዚህ በላይ ባለው ምሳሌ ፣ በኳንተም ኮምፒተር ውስጥ 8 ቢት ማህደረ ትውስታ በአንድ ጊዜ 256 ቁጥሮችን ከ 0 እስከ 255 በአንድ ጊዜ ያከማቻል ፣ እና በአንድ ተራ ኮምፒተር ውስጥ 8 ቢት ማህደረ ትውስታ በአንድ ጊዜ በ 0 እና በ 255 መካከል 1 ቁጥር ብቻ ያከማቻል። አሁን የ 24 ቢት ኳንተም ማህደረ ትውስታን (2^24 = 16,777,216) ከመጀመሪያው የማስታወሻችን 3 እጥፍ ያህል ኪዩቢቶች ብቻ አስቡት። 16,777,216 የተለያዩ ቁጥሮች በአንድ ጊዜ!

ወደ ኳንተም ሳይንስ እና ኒውሮባዮሎጂ መስቀለኛ መንገድ የሚያመጣን። የሰው አንጎል ዛሬ ከሚገኝ ኮምፒተር ሁሉ እጅግ በጣም ኃይለኛ አንጎለ ኮምፒውተር ነው - ኳንተም ኮምፒውተሮች እንደሚያደርጉት የኳንተም እንግዳነትን በተመሳሳይ መንገድ በመጠቀም ይህንን አስደናቂ ኃይል ያገኛል?

እስከ ቅርብ ጊዜ ድረስ ፣ የፊዚክስ ሊቃውንት ለዚህ ጥያቄ የሰጡት መልስ በጣም “በጣም” ነበር።

እንደ ልዕለ-አቀማመጥ ያሉ የኳንተም ክስተቶች እነዚያን ክስተቶች ከአከባቢው አከባቢ በመለየት ላይ የተመሰረቱ ናቸው ፣ በተለይም ቅንጣቶችን በእንቅስቃሴ ላይ በሚፈጥረው አካባቢ ውስጥ ሙቀትን ፣ እጅግ በጣም ረቂቅ የኳንተም ካርዶችን የከፍተኛ ደረጃ ካርታ በማበሳጨት እና አንድ የተወሰነ ነጥብ ወይም ነጥብ ቢ እንዲይዝ በማስገደድ ላይ የተመሠረተ ነው። ፣ ግን ሁለቱም በአንድ ጊዜ።

ስለሆነም የሳይንስ ሊቃውንት የኳንተም ክስተቶችን ሲያጠኑ የሚያጠኑትን ቁሳቁስ ከአካባቢያዊው አከባቢ ለመለየት ብዙውን ጊዜ በሙከራዎቻቸው ውስጥ ያለውን የሙቀት መጠን ወደ ዜሮ ወደ ሙሉ ዜሮ ዝቅ በማድረግ ዝቅ ያደርጋሉ።

ነገር ግን በኳንተም ሱፐርፊሽን ላይ የተመረኮዙ አንዳንድ ባዮሎጂያዊ ሂደቶች በመደበኛ የሙቀት መጠን የሚከሰቱ መሆኑን በማይታሰብ ሁኔታ እንግዳ የሆነ የኳንተም ሜካኒኮች ዓለም በእውነቱ በሌሎች ባዮሎጂያዊ ሥርዓቶች ውስጥ በየቀኑ ሊገባ የሚችልበትን ዕድል ከፍ የሚያደርግ መሆኑን ከእፅዋት ፊዚዮሎጂ ዓለም እየጨመረ ነው። የነርቭ ሥርዓቶች.

ለምሳሌ በሜይ 2018 በግሮኒንገን ዩኒቨርሲቲ የፊዚክስ ሊቅ ቶማስ ላ ኩር ጃንሰን ያካተተ የምርምር ቡድን እፅዋቶች እና አንዳንድ የፎቶሲንተቲክ ባክቴሪያዎች የፀሐይ ብርሃንን ወደ ጥቅም ላይ ወደ ኃይል ለመለወጥ ወደ 100% የሚጠጋ ውጤታማነት የፀሐይ ኃይልን መምጠጥ አንዳንድ ኤሌክትሮኖችን ያስከትላል። በብርሃን የሚይዙ ሞለኪውሎች በአንድ ጊዜ በደስታ እና ባልተደሰቱ የኳንተም ግዛቶች ውስጥ በአንጻራዊነት ረጅም ርቀት ላይ በተንጣለለ ሁኔታ ውስጥ ይገኛሉ ፣ ይህም ብርሃን-ቀስቃሽ ኤሌክትሮኖች ብርሃን ከተያዘባቸው ሞለኪውሎች በጣም ቀልጣፋውን መንገድ እንዲያገኙ የሚያስችል ኃይል ወደሚጠቀሙባቸው የተለያዩ ሞለኪውሎች ተክሉ ተፈጥሯልና።

ዝግመተ ለውጥ ፣ በጣም ኃይል ቆጣቢ የሕይወት ቅርጾችን መሐንዲስ ለማድረግ ባደረገው የማያቋርጥ ፍለጋ ፣ ጠቃሚ የኳንተም ውጤቶች በሞቃታማ እና እርጥብ ባዮሎጂ አካባቢዎች ውስጥ ሊከሰቱ እንደማይችሉ የፊዚክስ ባለሙያዎችን እምነት ችላ ያለ ይመስላል።

በእፅዋት ባዮሎጂ ውስጥ የኳንተም ውጤቶች መገኘቱ ኳንተም ባዮሎጂ ተብሎ የሚጠራ ሙሉ በሙሉ አዲስ የሳይንስ መስክ አስገኝቷል። ባለፉት ጥቂት ዓመታት ውስጥ የኳንተም ባዮሎጂስቶች በአንዳንድ ወፎች ዓይን (ወፎች በስደት ወቅት እንዲጓዙ ያስችላቸዋል) ፣ እና በሰዎች ውስጥ የማሽተት ተቀባዮችን በማግበር የኳንተም ሜካኒካዊ ንብረቶችን ማስረጃ አግኝተዋል። የራዕይ ተመራማሪዎችም በሰው ሬቲና ውስጥ አንድ የፎቶግራፍ አስተላላፊዎች ከአንድ ኩንታል የብርሃን ኃይል ከተያዙ የኤሌክትሪክ ምልክቶችን የማመንጨት ችሎታ እንዳላቸው ደርሰውበታል።

ዝግመተ ለውጥም እንዲሁ አእምሯችን ሊጠቀምበት የሚችል ኃይልን በማመንጨት ወይም እንደ ሱፐርፖዚሽን እና ማደባለቅ ያሉ የኳንተም ውጤቶችን በመጠቀም በነርቭ ሴሎች መካከል መረጃን በማሰራጨት እና በማከማቸት ከፍተኛ ብቃት አለው?

የነርቭ ሳይንቲስቶች ይህንን ዕድል ለመመርመር መጀመሪያ ላይ ናቸው ፣ ግን እኔ ስለ አንጎል ያለንን ግንዛቤ ወደ መንጋጋ መውደቅ ግኝቶችን ሊያስከትል ስለሚችል ስለ ኳንተም ኒውሮሳይንስ መስክ በጣም ደስ ይለኛል።

እኔ ይህን እላለሁ ምክንያቱም የሳይንስ ታሪክ የሚያስተምረን ትልቁ ግኝቶች ሁል ጊዜ የሚመጡት አንድ የተወሰነ ግኝት ከመከሰቱ በፊት በሚያስደንቅ ሁኔታ እንግዳ ከሚመስሉ ሀሳቦች ነው። የአንስታይን ግኝት ቦታ እና ጊዜ በእውነቱ አንድ ነገር (አጠቃላይ አንፃራዊነት) አንድ ምሳሌ ነው ፣ የሰው ልጅ ከጥንታዊ የሕይወት ቅርጾች የተሻሻለ መሆኑን የዳርዊን ግኝት ሌላ ነው። እና በእርግጥ ፣ ፕላንክ ፣ አንስታይን እና ቦር የኳንተም መካኒኮች ግኝት በመጀመሪያ ሌላ ነው።

ይህ ሁሉ የነገ ጨዋታ በስተጀርባ ያሉት ሀሳቦች በኒውሮሳይንስ እድገትን መለወጥን ዛሬ በከፍተኛ ሁኔታ የሚያመለክቱት ዛሬ ለአብዛኞቹ ሰዎች በጣም ያልተለመዱ እና የማይቻሉ ይመስላሉ።

አሁን ፣ በአንጎል ውስጥ የኳንተም ባዮሎጂ እንግዳ ስለሚመስል እና የማይቻል ሊሆን ስለሚችል በኒውሮሳይንስ ውስጥ ወደ ቀጣዩ ግዙፍ የመዝለል ምንጭ በራስ -ሰር ብቁ አይሆንም። ነገር ግን በሕያዋን ሥርዓቶች ውስጥ ስለ ኳንተም ውጤቶች ጥልቅ ግንዛቤ ስለ አንጎላችን እና የነርቭ ሥርዓቶቻችን አስፈላጊ አዲስ ግንዛቤዎችን ይሰጣል ፣ በሌላ ምክንያት ካልሆነ ፣ የኳንተም እይታን መቀበል የነርቭ ሳይንቲስቶች እንግዳ በሆነ እና መልሶችን እንዲፈልጉ ያደርጋቸዋል። ከዚህ በፊት ለመመርመር የማያስቧቸው አስደናቂ ቦታዎች።

እናም መርማሪዎች እነዚያን እንግዳ እና አስደናቂ ክስተቶች ሲመለከቱ ፣ እነዚያ ክስተቶች እንደ ቅንጣት ፊዚክስ ውስጥ እንደ ተጣበቁ የአጎቶቻቸው ልጆች ፣ ተመልሰው ይመለከቷቸው ይሆናል!