Ученые хотят связать человеческий мозг с квантовым компьютером, чтобы изучить сознание

“Протокол расширения” будет гораздо более инвазивным, чем вы могли бы себе представить.

Группа исследователей считает, что нашла способ проверить гипотезу о том, что сознание человека возникает из квантовой запутанности внутри мозга. Для этого потребуется создать интерфейсы между человеческим мозгом и квантовыми компьютерами и попытаться измерить любые возникающие изменения в сознании.

Сознание – это то, что есть у всех нас (ну, почти), но о чем мы удивительно мало знаем. Мы знаем, как его “выключить” с помощью анестезии, но на самом деле не понимаем, как она работает. Многие ученые бьются над этой проблемой, но мы до сих пор не понимаем, является ли сознание результатом интеграции в системе (теория интегрированной информации) или результатом обмена информацией по всему мозгу (теория глобального рабочего пространства). Это две ведущие на сегодняшний день теории. При столь малом уровне понимания остается место и для других, более смелых идей.

В 1989 году британский математик и лауреат Нобелевской премии по физике Роджер Пенроуз выдвинул именно такую смелую идею, предположив, что квантовая запутанность участвует в формировании сознания. Хотя мы не можем вкратце изложить всю его аргументацию, изложенную в нескольких книгах, суть ее сводится к тому, что есть задачи, которые не могут быть решены или поняты традиционными компьютерами. Люди же могут решать эти задачи и понимать их, например, невычислимые числа и предложения Гёделя, а значит, человеческий разум работает не так как традиционный компьютер. Поэтому Пенроуз предположил, что сознание может возникать из квантовой запутанности внутри мозга.

Этот аргумент, который не был хорошо воспринят в то время, в последние годы переживает своего рода возрождение, хотя и остается на периферии исследований сознания. Одним из ограничений этой идеи было то, что квантовая запутанность хрупка и легко разрушается даже при низких температурах, так как же мы можем создавать и поддерживать запутанность в теплой, мягкой среде нашего мозга?

Но с тех пор было высказано предположение, что микротрубочки внутри нейронов могут обеспечивать эту стабильную среду для запутывания. В сентябре прошлого года одна группа исследователей заявила, что нашла подтверждение этой идеи, дав крысам препараты, связывающие микротрубочки, и обнаружив, что им требуется больше времени, чтобы потерять сознание под действием анестезии, что говорит о роли микротрубочек в сознании.

Хотя дальнейшие исследования в этой области могут дать нам дополнительные подсказки о том, что такое сознание и как оно работает, у еще одной команды есть гораздо более безумная идея для проверки того, является ли сознание квантовым процессом.

Эта группа, в которую входит Хартмут Невен, руководитель лаборатории квантового ИИ Google, исходит из предположения, что Пенроуз ошибается в своем предположении о том, что сознание возникает в момент коллапса суперпозиции. Они считают, что оно может возникать в момент ее формирования, чтобы обойти абсурдную возможность сверхсветовой связи в мозге.

Команда предполагает, что проверить эту теорию сознания можно, попытавшись «расширить» наше собственное сознание, используя интерфейс между нашим мозгом и квантовым компьютером.

“В experimentalum crusis можно было бы установить физическую связь между человеческим мозгом и квантовым компьютером, которая позволила бы осуществлять когерентное взаимодействие и обеспечивать запутанность. Если наша гипотеза верна, это должно привести к более богатому сознательному опыту объединенной системы, требующему большего количества описательных битов, чем опыт, о котором сообщает человек без связи”, – объясняет команда в своей статье, добавляя, что это требует соединения системы внутри мозга с кубитами в суперпозиции внутри квантового компьютера.

“До того, как системы связаны, их соответствующие состояния существуют в отдельных пространствах состояний, известных как гильбертовы пространства, размерности N и M соответственно. После того, как они взаимодействуют, волновая функция, описывающая объединенную систему |𝜓𝐶𝑦𝑏𝑜𝑟𝑔, находится в 𝑁×𝑀 -мерном гильбертовом пространстве”, — пишет команда. “Мы предполагаем, что суперпозиция, формирующаяся в этом более многомерном пространстве состояний, будет восприниматься субъектом как более богатый опыт по сравнению с суперпозиционным состоянием, формирующимся в более низком N-мерном гильбертовом пространстве, описывающем изолированный мозг субъекта”.

В интервью New Scientist Невен рассказал, как это будет работать.

“Предположим, что у нас есть ‘N’ кубитов в мозге и ‘M’ кубитов во внешнем квантовом компьютере, здесь буквы обозначают определенное количество кубитов. Если человек сможет запутать свой мозг с этим квантовым компьютером, он сможет создать расширенную квантовую суперпозицию, включающую ‘N+M’ кубитов”, – сказал Невен. “Если мы теперь воздействуем на эту расширенную суперпозицию, чтобы заставить ее коллапсировать, то человек, участвующий в эксперименте, должен сообщить о более богатых переживаниях. Это потому, что в своем обычном сознательном опыте им обычно требуется ‘N’ битов для описания опыта, но теперь им требуется ‘N+M’ битов для его описания”.

“Я называю это ‘протоколом расширения’, поскольку он позволит нам расширить сознание в пространстве, времени и сложности”.

По словам Невена, сообщения о более богатом опыте в этих обстоятельствах послужат доказательством того, что сознание является квантовым феноменом. Хотя сама идея интересная, тест будет основан на способности связывать активность в мозге человека с квантовым компьютером, что является инвазивной процедурой и не произойдет в ближайшее время.

Кроме того, существует множество других перспективных идей о сознании, многие из которых не требуют таких инвазивных процедур. Как отмечает команда, исследования инертных газов, таких как ксенон, и их влияния на сознание могут быть в настоящее время более плодотворными.

Исследование опубликовано в журнале Entropy.