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1935年，愛(ài)因斯坦和波多爾斯基以及羅森一起寫(xiě)出了著名的「EPR佯謬」之后，提出了「量子糾纏」。實(shí)際上「量子糾纏」這個(gè)詞并不是愛(ài)因斯坦提出來(lái)的，而是薛定諤提出來(lái)的，當(dāng)時(shí)看來(lái)是很不可思議的。
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量子糾纏的意思是說(shuō)，兩個(gè)糾纏的量子不管相距多遠(yuǎn)，它們都不是獨(dú)立事件。當(dāng)你對(duì)一個(gè)量子進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，另外一個(gè)相距很遠(yuǎn)的量子居然也可以被人知道它的狀態(tài)，可以被關(guān)聯(lián)地測(cè)量。
愛(ài)因斯坦把這種奇怪的現(xiàn)象描述為「幽靈般的超距作用」，但正是這種奇怪的現(xiàn)象讓科學(xué)家們?nèi)绱酥浴?/p>
從宏觀角度直接觀測(cè)量子糾纏
最近公開(kāi)的一項(xiàng)研究表明，量子糾纏被直接在宏觀尺度上觀察到并記錄下來(lái)，這個(gè)尺度比通常與糾纏相關(guān)的亞原子粒子要大得多。
從我們的角度來(lái)看，所涉及的維度仍然非常微小，因?yàn)檫@些實(shí)驗(yàn)涉及兩個(gè)小鋁鼓，寬度只有人類(lèi)頭發(fā)絲的五分之一，但這樣的寬度在量子物理領(lǐng)域絕對(duì)是巨大的。
小鋁鼓
美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)的物理學(xué)家John Teufel說(shuō): 「如果你分別分析這兩個(gè)鼓的位置和動(dòng)量數(shù)據(jù)，它們看起來(lái)都很激烈?！?/p>
「但是把它們放在一起看，我們可以看到，一個(gè)鼓的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)與另一個(gè)鼓高度相關(guān)，這種相關(guān)性只有在量子糾纏時(shí)才可能發(fā)生。」
雖然量子糾纏并非不會(huì)發(fā)生在宏觀物體上，但在此之前，人們認(rèn)為這種現(xiàn)象在更大的尺度上是不明顯的，或者也許宏觀受另一套規(guī)則的支配。
格拉斯哥大學(xué)的物理學(xué)家建立了一個(gè)復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，用一張圖像捕捉到了量子糾纏現(xiàn)象
這項(xiàng)新的研究表明事實(shí)并非如此。
事實(shí)上，同樣的量子規(guī)則也適用于宏觀物體，并且實(shí)際上也可以被看到。研究人員利用微波光子振動(dòng)微小的鼓膜，使它們?cè)谖恢煤退俣壬媳３滞健?/p>
為了防止外界的干擾，這是量子態(tài)的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題，鼓被放在低溫冷凍箱內(nèi)進(jìn)行冷卻，糾纏，并在不同的階段接受測(cè)量。鼓的狀態(tài)隨后被編碼在反射微波場(chǎng)中，其工作原理與雷達(dá)相似。
先前的研究也報(bào)道了宏觀量子糾纏，但是新研究走得更遠(yuǎn): 所有必要的測(cè)量都被記錄下來(lái)而不是推斷出來(lái)，而且糾纏是以一種確定的、非隨機(jī)的方式產(chǎn)生的。
繞過(guò)「海森堡不確定性原理」
在另外的一系列實(shí)驗(yàn)中，研究人員同樣使用宏觀鼓(或稱(chēng)振蕩器)在量子糾纏狀態(tài)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證明了同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)鼓膜的位置和動(dòng)量是可能的。
芬蘭阿爾托大學(xué)的物理學(xué)家Laure Mercier de Lepinay說(shuō): 「在我們的工作中，鼓膜呈現(xiàn)出一種集體的量子運(yùn)動(dòng)。鼓的振動(dòng)相位相反，這樣，當(dāng)其中一個(gè)鼓處于振動(dòng)周期的末端位置時(shí)，另一個(gè)鼓同時(shí)處于相反的位置?！?/p>
在這種情況下，如果把兩個(gè)鼓視為一個(gè)量子力學(xué)實(shí)體，鼓運(yùn)動(dòng)的不確定性就消除了。
這項(xiàng)研究之所以引人關(guān)注，是因?yàn)樗@過(guò)了「海森堡不確定性原理」，即粒子的位置和動(dòng)量不能同時(shí)確定。該原理指出，記錄任何一種測(cè)量都會(huì)通過(guò)一個(gè)叫做「量子反作用」的過(guò)程而干擾另一種測(cè)量。
海森堡不確定性原理
除了支持其他的研究來(lái)證明宏觀量子糾纏，這項(xiàng)研究還使用糾纏態(tài)來(lái)避免量子反作用——本質(zhì)上是研究經(jīng)典物理學(xué)(不確定性原理適用的地方)和量子物理學(xué)(現(xiàn)在看來(lái)不適用的地方)之間的界限。
這兩組發(fā)現(xiàn)的一個(gè)潛在的應(yīng)用將是量子網(wǎng)絡(luò)——能夠在宏觀尺度上操縱和糾纏物體，以便為下一代通信網(wǎng)絡(luò)提供動(dòng)力。
物理學(xué)家劉愷堃(Hoi-Kwan Lau)和Aashish Clerk在關(guān)于這項(xiàng)新研究的評(píng)論文章Macroscale entanglement and measurement中寫(xiě)道:「除了實(shí)際應(yīng)用之外，這些研究還涉及到實(shí)驗(yàn)可以將明顯的量子現(xiàn)象的觀察推到多遠(yuǎn)的宏觀領(lǐng)域」。
那么，量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能讓人類(lèi)獲得永生嗎？
這項(xiàng)工作對(duì)于彌合量子物理學(xué)和經(jīng)典物理學(xué)之間的鴻溝大有幫助。如果擴(kuò)大規(guī)模，最終將完全滑出經(jīng)典物理學(xué)的范圍。
舉例來(lái)說(shuō)，一旦我們達(dá)到了可以糾纏整個(gè)行星的程度，就很難區(qū)分經(jīng)典物理學(xué)和量子物理學(xué)了。
但是在我們實(shí)現(xiàn)行星規(guī)模的傳送技術(shù)之前，很可能會(huì)發(fā)現(xiàn)糾纏態(tài)的其他有趣的用途。
核心思想就是，從理論上講，信息可以在任意數(shù)量糾纏在一起的物體之間穿越任何距離。
這就引出了一個(gè)問(wèn)題: 兩個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)互相糾纏嗎？從上述研究中的鋁鼓來(lái)看，這似乎是可能的。想象一下兩個(gè)相互糾纏的鼓，里面有很多不同的鼓和鈸，都是由同一個(gè)鼓手演奏的。
如果這些鼓組件只是用來(lái)輸出干擾的微小神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，那么我們可以想象它們一路擴(kuò)展到數(shù)十億個(gè)鼓。
人類(lèi)的大腦被認(rèn)為是一個(gè)有機(jī)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它的功能很像人工智能開(kāi)發(fā)者用來(lái)模仿藝術(shù)品或制作DeepFake的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
當(dāng)然，我們的大腦要復(fù)雜得多。但是，如果我們能夠想象使一個(gè)星球或者一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生糾纏，那么為什么不能把我們的大腦與彼此的大腦或人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相互糾纏呢？
如果你可以通過(guò)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)「分享」你的意識(shí)又會(huì)怎么樣？最終，如果其中一個(gè)網(wǎng)絡(luò)出了故障，或它運(yùn)行的計(jì)算機(jī)停止了，能不能更換機(jī)器就保持意識(shí)繼續(xù)運(yùn)行？
或者，如果我們可以使用量子糾纏來(lái)將我們的思想與他人的大腦如齒輪般吻合起來(lái)，就像瓦肯人的心靈融合一樣，又會(huì)怎樣呢？也許我們甚至可以培育出一個(gè)空白的大腦，通過(guò)「糾纏」來(lái)復(fù)制我們的意識(shí)，以防我們的第一個(gè)大腦出現(xiàn)故障。
但是這種推測(cè)并沒(méi)有根據(jù)。事實(shí)上，我們還沒(méi)有完全統(tǒng)一經(jīng)典物理學(xué)和量子物理學(xué)?？茖W(xué)家們相信，量子力學(xué)的一個(gè)特征「脫散（退相干）」將成為量子領(lǐng)域保持意識(shí)的巨大障礙。
在2014年一篇討論量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(QNNs)的論文中，作者表示：
盡管與潛在的「大腦量子性」討論非常接近，但量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（QNN)并不打算用量子力學(xué)來(lái)解釋我們的大腦功能。
神經(jīng)元是宏觀物體，在微秒級(jí)的時(shí)間尺度上具有動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，而一個(gè)量子神經(jīng)元理論引入的兩個(gè)量子態(tài)是指在一個(gè)密閉空間內(nèi)涉及數(shù)百萬(wàn)個(gè)離子的過(guò)程，導(dǎo)致估計(jì)脫散時(shí)間在10-13秒或更短，因此，量子效應(yīng)不太可能在神經(jīng)信息處理中發(fā)揮作用。
這并不是說(shuō)這是不可能的，但是我們需要的不僅僅是擴(kuò)大量子實(shí)驗(yàn)規(guī)模來(lái)找出如何將我們的意識(shí)放入備用大腦或芯片上。
網(wǎng)站名稱(chēng)：量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能給人類(lèi)永生嗎？愛(ài)因斯坦的「幽靈超距作用」或可實(shí)現(xiàn)「意識(shí)永存」
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