1935年,爱因斯坦、波多尔斯基和罗森在写出著名的“EPR悖论”后,提出了“量子纠缠”。事实上,“量子纠缠”这个词并不是爱因斯坦提出的,而是薛定谔提出来的,这在当时看来是不可思议的。量子纠缠意味着任何两个纠缠的量子都不是独立的事件,无论它们相距多远。当你测量一个量子时,距离很远的另一个量子的状态可以被人们知道,并且可以以相关的方式被测量。爱因斯坦将这种奇怪的现象描述为“远距离的幽灵般的作用”,但正是这种奇怪的现象让科学家们如此着迷。从宏观角度直接观察量子纠缠最近发表的一项研究表明,量子纠缠是在宏观尺度上直接观察和记录的,比通常与纠缠相关的亚原子粒子要大得多。从我们的角度来看,涉及的尺寸仍然很小,因为这些实验涉及两个小铝鼓,只有人类头发宽度的五分之一,但这样的宽度在量子物理领域绝对是巨大的。“如果你分别分析两个鼓的位置和动量数据,它们看起来都很强烈,”美国国家标准与技术研究院(NIST)的物理学家JohnTeufel说。一起观察它们,我们可以看到一个鼓的随机运动与另一个高度相关,这种相关只有量子纠缠才有可能。”虽然量子纠缠对于宏观物体来说并非不可能,但在此之前,人们认为这种现象在更大的尺度上并不明显,或者宏观尺度可能受另一组规则支配。格拉斯哥大学的物理学家已经建立了一个复杂的实验,在单个图像中捕获了量子纠缠现象,并且新的研究表明情况并非如此。事实上,同样的量子规则适用于宏观物体,实际上也可以看到。研究人员使用微波光子振动微小的耳膜,使它们在位置和速度上保持同步。为了防止外界干扰,量子态的一个常见问题,滚筒在低温冷冻机中冷却,纠缠,并在不同阶段进行测量。滚筒的状态然后被编码在反射微波场中发射,其工作原理类似于雷达。宏观量子纠缠在之前的研究中也有报道,但新的研究更进了一步:所有必要的测量都被记录下来而不是推断出来,并且纠缠以确定性的、非随机的方式产生。绕过“海森堡测不准原理”在另一系列实验中,研究人员还利用宏观鼓(或振荡器)在量子纠缠状态下进行实验,证明了同时测量两个耳膜的位置和动量是可能的。“在我们的工作中,耳膜表现出集体量子运动,”芬兰阿尔托大学的物理学家LaureMercierdeLepinay说。鼓以相反的相位振动,因此当其中一个鼓处于振动周期的结束位置时,另一个鼓同时处于相反的位置。”在这种情况下,如果将两个鼓视为一个量子力学实体,则消除了鼓运动的不确定性。这项研究之所以引人注目,是因为它绕过了“海森堡不确定性原理”,该原理指出粒子的位置和动量不能同时确定。该原理指出,记录任何一个测量值都会通过称为“量子反冲”的过程干扰另一个测量值。海森堡的不确定性原理除了支持其他研究以证明宏观量子纠缠外,这项研究还使用纠缠态来避免量子反作用——本质上是对经典物理学(不确定性原理适用的地方)和量子物理科学(现在它现在的地方)的研究似乎不适用)。这两个小组的发现的一个潜在应用将是量子网络——在宏观尺度上操纵和纠缠物体的能力,以便为下一代通信网络提供动力。“除了实际应用之外,这些研究还涉及实验,在这些实验中,可以观察到明显的量子现象进入宏观领域有多远。”那么,量子神经网络能否赋予人类永生呢?这项工作对弥合量子物理学和经典物理学之间的鸿沟大有帮助。如果按比例放大,它最终将完全脱离经典物理学的范围。例如,一旦我们达到可以纠缠整个行星的程度,就很难区分经典物理学和量子物理学。但在我们实现行星级隐形传态之前,很可能会发现纠缠的其他有趣用途。中心思想是,理论上,信息可以在任意数量的纠缠物体之间传播任意距离。这就引出了一个问题:两个神经网络能否相互纠缠?从上面研究中的铝桶来看,这似乎是可能的。想象两个交织在一起的鼓,上面有许多不同的鼓和铙钹,都是由同一个鼓手演奏的。如果这些鼓组件只是输出干扰的微小神经网络,我们可以想象它们一直扩展到数十亿个鼓。人脑被认为是一个有机的神经网络,其功能很像人工智能开发人员用来模仿艺术品或创建深度造假的神经网络。当然,我们的大脑要复杂得多。但是,如果我们可以想象纠缠一个行星或一个神经网络,为什么我们不能将我们的大脑与彼此的大脑或人工神经网络纠缠在一起呢?如果你可以在多个网络上“分享”你的意识会怎样?最终,如果其中一个网络出现故障,或者运行它的计算机停止运行,是否有可能更换机器并有意识地继续运行?或者,如果我们可以使用量子纠缠将我们的思想植入另一个人的大脑,就像Vulcan的思想融合一样,会怎样?也许我们甚至可以长出一个空白的大脑来通过“纠缠”来复制我们的意识,以防我们的第一个大脑出现故障。但这种猜测是没有根据的。事实上,我们还没有完全统一经典物理学和量子物理学。科学家们认为,量子力学的一种称为退相干(decoherence)的特性将成为在量子领域维持意识的巨大障碍。在2014年一篇讨论量子神经网络(QNNs)的论文中,作者表示:虽然与潜在的“大脑的量子性”讨论非常接近,但量子神经网络(QNNs)并不打算使用量子力学来解释我们大脑的功能。神经元是在微秒时间尺度上具有动态特性的宏观物体,而量子神经元理论引入的两个量子态指的是一个涉及数百万个离子在密闭空间内的过程,导致分离的估计弥散时间为10-13秒或更短,因此量子效应不太可能在神经信息处理中发挥作用。这并不是说这是不可能的,但我们需要的不仅仅是扩大量子实验来弄清楚如何将我们的意识放入备用大脑或芯片中。
