量子計算機,有沒有人類大腦厲害?

付秀宏

人類大腦堪稱宇宙中最高級的計算機，它分別有存儲器和處理器主管記憶和思考，而人腦的開關就是神經元。神經元這個開關比較復雜，它的外面有很多根接出去的電波線。幾個神經元連在一起，盤根錯節，頗像一個小規模的集成電路。人腦大約有860億個神經元，陣容嘆為觀止，真是太龐大了。

每個神經元就像一座變電站，輸送電流并放電是它的主要任務。大量神經元一起放電，就會向外輻射腦電波。英國數學家、物理學家彭羅斯指出，人腦類似于量子計算機。

有意思的是，某次彭羅斯去荷蘭阿姆斯特丹參加國際數學家大會，期間參觀了當地一個畫展。他在畫展上看到一位荷蘭畫家的作品，畫的都是一些現實中無法出現的奇怪建筑。彭羅斯對這些畫十分著迷，回到英國后，他也開始畫一些特別荒誕的幾何圖形。彭羅斯的爸爸也被這些畫打動，所以與兒子一起畫。后來，他們父子倆把這些奇怪建筑的作品發表在一本心理學雜志上。這些作品，就是著名的“彭羅斯階梯”。

“彭羅斯階梯”的特點是，如果你沿著臺階一直往上走，最后會回到原點。換句話說，你感覺自己是在一直向上爬，實際上卻是在原地打轉轉。后來，有很多藝術作品都用到了這些奇妙的幾何圖形。比如，好萊塢大片《盜夢空間》中就有兩個場景使用了“彭羅斯階梯”。

彭羅斯認為，人腦神經元中存在著很多類似“彭羅斯階梯”的微管，它們由蛋白質構成，類似遵循量子力學軌跡的微觀粒子波。換句話說，微管就是一種特殊的量子開關，可處于開和關兩種狀態，相互自由變換。彭羅斯還進一步指出，量子計算機能同時探索問題的多個答案，就像它能同時搜索迷宮里的多條道路一樣，而這恰好可以解釋人腦的一些特殊能力。

最近，美國加州大學的物理學家費舍爾意外發現，人腦中還有另一種物質可以實現神經元量子的隨意開關，那就是磷原子。費舍爾指出，浸泡腦細胞的體液中有一種磷酸鈣的分子。由于含有磷原子，這種分子可以充當量子開關。與彭羅斯的微觀理論不同，費舍爾的磷酸鈣分子能長時間維持滿足量子力學狀態。如果費舍，爾的發現是正確的，那么人腦中確實存在著量子開關。換句話說，人腦的的確確就是一臺量子計算機。

獲得第五屆“菠蘿科學獎”的科學家瑟夫說，人腦是這個世界上最大的奧秘，當互聯網出現時，我們覺得人腦像互聯網;當未來量子計算機出現時，就會覺得像量子計算機;如果將來出現了更復雜的事物，也會覺得像那種更復雜的東西。人腦從某種意義上來說就是一個小宇宙。將來，若是人類真正發明了量子計算機，會像現在的智能手機一樣風靡全世界。沒有量子計算機，就沒有真正的人工智能。真正的人工智能計算機會像人一樣具有情感，能做出模糊的判斷。但是，人腦還是要比量子計算機厲害，因為人能將它利用起來。人腦有很多層次，進化虱今天已變得非常復雜。

因為人類的自由意志與量子力學的不確定性非常相似，這給未來的可能。陛提供了多種選擇。很多復雜難辦的事情，人可以用量子計算機來幫忙。比如用量子計算機模擬宇宙，利用量子比特來進行運算。量子計算機在未來很長一段時間內，變成有意識的機器應該說還是非常困難的，畢竟人腦有860億個神經元，太復雜了。如果真的出現了功能強大的量子計算機，必須與人腦結合起來才容易行得通。一旦有了量子計算機，未來的未來，如果實現了將人的意識上傳，那么人腦的思想將獲得永生。這比改變人類基因的影響更大，涉及到倫理、道德和人類社會的各個方面。

【小貼士】

菠蘿科學獎是由浙江省科協支持，浙江省科技館與科技媒體果殼網合力打造的科學獎項，于201 2年4月7日首次設立。菠蘿科學獎以“向好奇心致敬”為口號，獎勵那些有想象力、有趣的科學研究成果，喚起人們對科學的好奇心和熱情，被稱為中國版的“搞笑諾貝爾獎”。