科學家欲以量子電腦纏結人腦，探究意識之謎

一組研究人員認為，他們或許有辦法驗證一個假說，即人類的意識源自於大腦內部的量子糾纏。要做到這一點，需要在人腦和量子電腦之間建立介面，並試圖測量意識隨之產生的任何變化。

意識是我們每個人都擁有的東西，但令人驚訝的是，我們對它知之甚少。我們知道如何用麻醉劑讓意識消失，但我們也不太清楚麻醉劑的作用機制。有很多人在研究這個問題，但我們仍然不清楚意識究竟是系統內部整合的結果（即整合資訊理論），還是資訊在大腦中共享的結果（全域工作空間理論），這是目前兩大主流觀點。由於所知甚少，也就為其他更另類的想法留出了空間。

1989年，英國數學家、諾貝爾物理學獎得主羅傑·彭羅斯就提出了這樣一個另類想法，他認為量子糾纏與意識有關。儘管我們無法總結他散見於幾本書中的完整論點，但大致來說，他的核心觀點是，有些問題是傳統電腦無法完成或理解的。人類能夠處理並理解這些問題，比如不可計算數和哥德爾語句，因此人類的思維運作方式必定與傳統電腦不同。彭羅斯認為，意識可能源自於大腦內部的量子糾纏。

這個論點在當時並未受到太多認可，但近年來卻有了一定程度的復興，儘管它仍然處在意識研究的邊緣。這個想法的一個侷限在於，量子糾纏非常脆弱，即使在低溫下也很容易被破壞，那麼我們如何在大腦溫暖柔軟的環境中產生並維持糾纏呢？

不過，後來有人提出，神經元內部的微管可以為糾纏提供穩定的環境。今年早些時候，有一組研究人員聲稱，他們找到了支援這一想法的證據。他們給老鼠注射了與微管結合的藥物，結果發現麻醉劑讓老鼠失去意識的時間變長了，這表明微管在意識中可能起到了一定作用。

雖然在該領域的進一步研究可能會讓我們對意識是什麼以及如何運作有更多線索，但另一組研究人員有一個更瘋狂的想法，用來測試意識是否是一個量子過程。這個團隊包括谷歌量子人工智慧實驗室負責人哈特穆特·內文，他們假設彭羅斯認為意識產生於疊加態坍縮時刻的觀點是錯誤的，他們認為意識可能產生於疊加態形成之時，以此來避免大腦中出現超光速通訊這種荒謬的可能性。

該團隊認為，測試這個意識理論的方法是，嘗試透過人腦和量子電腦之間的介面來「擴充套件」我們自身的意識。「在一個關鍵實驗中，我們將在人腦和量子電腦之間建立一個物理連線，以實現相干相互作用並促成糾纏。如果我們的猜想是正確的，這應該能讓這個組合系統產生更豐富的意識體驗，相比沒有連線時人類所報告的體驗，需要更多的描述資訊。」該團隊在論文中解釋道，並補充說這需要將大腦內部的一個系統與量子電腦內部處於疊加態的量子位元進行耦合。

「在系統耦合之前，它們各自的狀態分別存在於維度為N和M的不同狀態空間（即希爾伯特空間）中。在它們相互作用之後，描述這個組合系統的波函式|???????〉存在於一個N×M維的希爾伯特空間中。」該團隊寫道，「我們猜想，與在描述受試者孤立大腦的低N維希爾伯特空間中形成的疊加態相比，在這個更高維度的狀態空間中形成的疊加態，受試者會體驗到更豐富的感受。」

內文在接受《新科學家》採訪時，詳細闡述了這一過程將如何運作。「假設我們大腦中有「N」個量子位元，外部量子電腦中有「M」個量子位元，這裡的字母代表一定數量的量子位元。如果一個人能夠將自己的大腦與這臺量子電腦糾纏起來，他們就能創造出一個涉及「N + M」個量子位元的擴充套件量子疊加態。」內文說，「如果我們現在輕輕擾動這個擴充套件疊加態使其坍縮，參與這個實驗的人應該會報告說有更豐富的體驗。這是因為在他們正常的意識體驗中，通常需要「N」個資訊位元來描述這種體驗，但現在需要「N + M」個資訊位元來描述。」「我把這稱為「擴充套件協議」，因為它能讓我們在空間、時間和複雜度上擴充套件意識。」

根據內文的說法，在這些情況下有更豐富體驗的報告將證明意識是一種量子現象。雖然這個想法很巧妙，但這個測試需要能夠將某人的大腦活動與量子電腦耦合起來，這是一個侵入性的過程，而且短期內不太可能實現。此外，還有許多其他關於意識的有前景的想法，其中很多都不需要這種侵入性的程式。正如該團隊所指出的，在此期間，研究氙等惰性氣體及其對意識的影響可能會更有成效。這項研究發表在《熵》雜誌上。