Apakah Otak Manusia Komputer Quantum?

Sihir kuantum

Komputer kuantum menggunakan prosesor kuantum yang menggunakan partikel dasar seperti neutron, elektron dan/atau atom, bukan sirkuit terpadu dan transistor seperti prosesor klasik. Dua sifat paling “gila dan ajaib” yang dimiliki partikel-partikel ini adalah sebagai berikut:

• Pertama, entah bagaimana mereka terus-menerus “terhubung” dengan partikel lain yang terjerat dengannya setelah beberapa interaksi. Misalnya, ketika satu putaran partikel diukur dalam keadaan “naik”, partikel lain, bahkan jika itu sangat jauh, akan seketika (yaitu lebih cepat dari kecepatan cahaya) berada dalam keadaan “turun” yang berlawanan. Kumpulan besar partikel terjerat (jika ada di otak) karenanya dapat berperilaku “teratur” atau terkoordinasi dalam jarak jauh.

• Kedua, mereka ada dalam superposisi keadaan sebelum pengukuran apapun. Misalnya, sebuah elektron mungkin berada dalam dua tingkat energi yang berbeda atau berputar ke atas dan ke bawah pada saat yang bersamaan. Namun, ketika diukur, mereka akan berada pada tingkat energi atau arah putaran tertentu – kami mengatakan bahwa mereka telah “runtuh” ​​ke keadaan tertentu. Saat menggunakan prosesor klasik, kami menetapkan “1” atau “0” yang pasti ke bit. Dalam prosesor kuantum, kita dapat menetapkan “1” ke keadaan spin-down dan “0” ke keadaan spin-up, katakanlah, sebuah elektron. Namun, sampai kita mengukur keadaan, itu akan menjadi “1” dan “0” pada saat yang sama – sama seperti koin yang berputar bukanlah “kepala” atau “ekor” saat berputar. Oleh karena itu, satu bit kuantum atau “qubit” dapat mewakili “1” DAN “0” pada saat yang sama, tidak seperti “bit” prosesor klasik yang hanya dapat mewakili “1” ATAU “0” pada suatu titik waktu. Bitnya biner dan seperti titik tetapi qubitnya “seperti ruang” dan “kabur”; ini memungkinkan lebih banyak informasi untuk diproses secara paralel, mengambil keuntungan dari sifat superposisi. Sebuah “bit” mewakili baik 1 atau 0 pada suatu titik waktu, sedangkan “qubit” dapat mewakili keduanya sekaligus.1

Berbagai atribut fisik partikel elementer dapat diberi “1s” dan “0s”. Misalnya, kita dapat menggunakan keadaan spin-up atau spin-down inti atom, tingkat energi elektron yang berbeda dalam atom, atau bahkan orientasi bidang polarisasi partikel cahaya atau foton.

Komputasi Kuantum menggunakan Atom Fosfor

Pada tahun 2013, tim peneliti yang dipimpin oleh insinyur Australia dari University of New South Wales (UNSW) menciptakan bit kuantum pertama yang bekerja berdasarkan putaran inti atom fosfor tunggal dalam lapisan pelindung atom silikon non-magnetik dengan nol berputar. Dalam sebuah makalah terobosan di jurnal Nature, mereka melaporkan akurasi tertinggi dalam menulis dan membaca informasi kuantum menggunakan putaran nuklir. 2

Karena inti atom fosfor memiliki medan magnet yang sangat lemah dan memiliki bilangan spin terendah (yang berarti kurang sensitif terhadap medan listrik dan magnet), ia hampir kebal terhadap kebisingan magnetik atau gangguan listrik dari lingkungan. Hal ini lebih lanjut “terlindung” dari kebisingan oleh tempat tidur sekitar atom silikon nol-spin. Akibatnya, putaran nuklir memiliki waktu koherensi yang lebih lama yang memungkinkan informasi disimpan di dalamnya untuk waktu yang lebih lama, yang menghasilkan tingkat akurasi yang jauh lebih tinggi.

“Inti atom fosfor mengandung putaran nuklir, yang dapat bertindak sebagai qubit penyimpanan memori yang sangat baik berkat sensitivitasnya yang sangat lemah terhadap kebisingan yang ada di lingkungan sekitarnya.”
Andrew Zurak, melaporkan Pekerjaan Tim UNSW, 3

Pada tahun 2014, tim lain (kali ini kolaborasi Belanda-AS) menggunakan spin nuklir atom fosfor dalam komputasi kuantum untuk mencapai akurasi yang lebih besar, 99,99% dan waktu koherensi yang lebih lama di atas 35 detik. 4,5

Komputer Quantum di Kepala kita?

Jadi, apa hubungannya semua ini dengan otak kita? Ada banyak contoh dalam biologi kuantum di mana pemrosesan kuantum dicurigai; misalnya, ada bukti bahwa burung menggunakan proses kuantum di retina mereka untuk bernavigasi di seluruh dunia dan bahwa fotosintesis berlangsung lebih efisien dengan mencapai keadaan kuantum koheren yang berumur panjang. Juga telah diamati bahwa indera penciuman manusia dan aspek-aspek tertentu dari penglihatan manusia akan membutuhkan pemrosesan kuantum untuk terjadi. Jadi, tidak mengherankan bahwa kita harus mencari pemrosesan kuantum di otak manusia.

Salah satu hipotesis populer pertama diajukan oleh Roger Penrose, fisikawan terkemuka, dan Stuart Hammeroff, seorang ahli anestesi. Mereka berspekulasi bahwa pemrosesan kuantum dapat terjadi di mikrotubulus neuron.6 Namun, sebagian besar ilmuwan skeptis karena otak dianggap sebagai lingkungan yang hangat, basah, dan bising di mana koherensi kuantum, yang biasanya terjadi di lingkungan yang sangat terisolasi dan suhu dingin, akan menjadi mustahil untuk dicapai. Baik Penrose maupun Hammeroff tidak memberikan tanggapan yang memuaskan terhadap kritik terhadap teori mereka ini. Namun, ada terobosan baru-baru ini dalam memperpanjang waktu koherensi dan tim peneliti di seluruh dunia bergegas untuk memperpanjang waktu koherensi pada suhu kamar dengan beberapa keberhasilan.7,8 Jadi, juri masih belum memahami teori Penrose-Hammeroff.

Leave a comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *