1935年，愛因斯坦和波多爾斯基以及羅森一起寫出了著名的「EPR佯謬」之后，提出了「量子糾纏」。實(shí)際上「量子糾纏」這個(gè)詞并不是愛因斯坦提出來的，而是薛定諤提出來的，當(dāng)時(shí)看來是很不可思議的。

量子糾纏的意思是說，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)你對一個(gè)量子進(jìn)行測量的時(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)地測量。

愛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量子糾纏

最近公開的一項(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，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)域絕對是巨大的。

[[399939]]

小鋁鼓

美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)的物理學(xué)家John Teufel說: 「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。

[[399940]]

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，使它們在位置和速度上保持同步。

為了防止外界的干擾，這是量子態(tài)的一個(gè)常見問題，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量。鼓的狀態(tài)隨后被編碼在反射微波場中，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): 所有必要的測量都被記錄下來而不是推斷出來，而且糾纏是以一種確定的、非隨機(jī)的方式產(chǎn)生的。

[[399941]]

繞過「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)測量兩個(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: 「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。」

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，記錄任何一種測量都會(huì)通過一個(gè)叫做「量子反作用」的過程而干擾另一種測量。

海森堡不確定性原理

除了支持其他的研究來證明宏觀量子糾纏，這項(xiàng)研究還使用糾纏態(tài)來避免量子反作用——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)新研究的評論文章Macroscale entanglement and measurement中寫道:「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)能讓人類獲得永生嗎？

這項(xiàng)工作對于彌合量子物理學(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。

舉例來說，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。

[[399942]]

人類的大腦被認(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發(fā)者用來模仿藝術(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將我們的思想與他人的大腦如齒輪般吻合起來，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「糾纏」來復(fù)制我們的意識(shí)，以防我們的第一個(gè)大腦出現(xiàn)故障。

[[399943]]

但是這種推測并沒有根據(jù)。事實(shí)上，我們還沒有完全統(tǒng)一經(jīng)典物理學(xué)和量子物理學(xué)。科學(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)來解釋我們的大腦功能。

神經(jīng)元是宏觀物體，在微秒級的時(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)百萬個(gè)離子的過程，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)模來找出如何將我們的意識(shí)放入備用大腦或芯片上。