Perchè duvete preoccupassi di e Neuroscienze Quantiche

In casu chì ùn l'avete micca intesu, a scienza quantistica hè accanita in stu mumentu, cun discursu eccitatu di computer quantistici inimaginabilmente putenti, cumunicazione quantistica ultra-efficiente è cibernetica impenetrabile per mezu di crittografia quantistica.

Perchè tuttu u hype?

In poche parole, a scienza quantistica prumette salti giganti in avanzu invece di i passi di zitellu chì ci simu abituati à traversu a scienza d'ogni ghjornu. A scienza d'ogni ghjornu, per esempiu, ci dà novi urdinatori chì duppianu a putenza ogni 2-3 anni, invece chì a scienza quantica prumette urdinatori cù parechji trilioni di volte più putere chè l'urdinatore u più musculu dispunibule oghje.

In altre parole, a scienza quantica, se riesce, produrrà un cambiamentu sismicu in a tecnulugia chì rimodellerà u mondu cume a cunniscimu, in manere ancu più profonde di Internet o di i telefoni intelligenti.

E pussibilità mozzafiato di a scienza Quantica nascenu tutte da una verità simplice: i fenomeni quantichi rompenu cumpletamente e regule chì limitanu ciò chì i fenomeni "classici" (normali) ponu fà.

Dui esempii induve a scienza quantica rende ciò chì prima era impussibule di colpu pussibule, sò a superposizione quantistica è l'intricciu quanticu.

Trattemu prima a superposizione quantistica.

In u mondu nurmale, un ogettu cum'è un baseball pò esse solu in un locu à tempu. Ma in u mondu quanticu, una particella cum'è un elettrone pò occupà un numeru infinitu di posti in listessu tempu, esistente in ciò chì i fisici chjamanu una superposizione di stati multipli. Dunque in u mondu quanticu, una cosa si comporta à volte cum'è parechje cose diverse.

Avà esaminemu l'impegnu quantumicu allargendu un pocu di più l'analogia di baseball. In u mondu nurmale duie baseball chì si trovanu in armadi scuri in i grandi stadii di a lega in Los Angeles è Boston sò totalmente indipendenti l'una di l'altra, tale chì, se avete apertu unu di i casci di pruvista per guardà un baseball, assolutamente nunda ùn accaderebbe à l'altru baseball in un armadiu scuru di magazzinu à 3.000 chilometri di distanza. Ma in u mondu quanticu, duie particelle individuale, cume i fotoni pò esse intricciati, tale chì u solu attu di rilevà un fotone cun un rivelatore forza istantaneamente l'altru fotone, quantunque luntanu, à assumere un statu particulare.

Tale intricciamentu significa chì in l'universu quanticu, parechje entità distinte si ponu comportà qualchì volta cum'è una sola entità, quantunque sò luntane e entità distinte.

Questu seria l'equivalente di cambià u statu di un baseball-dicemu, furzendulu à esse in cima à u scaffale inferiore di un armadiu di stoccaggio-semplicemente aprendu un armadiu di stoccaggio à 3.000 miglia di distanza è guardendu un interamente sfarente baseball.

Questi cumpurtamenti "impussibili" facenu entità quantum ideali per fà l'impussibule cù, per esempiu, l'urdinatori. In urdinatori nurmali un pocu d'infurmazioni salvate hè o un cero o un, ma in un urdinatore quanticu un bit memorizatu, chjamatu Qubit (bit quantum), hè à tempu cero è unu à tempu. Cusì, induve un semplice magazinu di memoria di 8 bit pò cuntene ogni numeru individuale da 0 à 255 (2 ^ 8 = 256) una memoria di 8 Qubits pò almacenà 2 ^ 8 = 256 numari siparati tuttu à tempu! A capacità di magazzinà in modu espunenziale più infurmazione hè per quessa chì l'urdinatori quantichi prumettenu un saltu quantisticu in u putere di trasfurmazione.

In l'esempiu di sopra, una memoria à 8 bit in un urdinatore quanticu memorizza 256 numeri trà 0 è 255 tutti in una volta mentre una memoria à 8 bit in un urdinatore urdinariu memorizza solu 1 numeru trà 0 è 255 à a volta. Avà imaginate una memoria quantica 24 bit (2 ^ 24 = 16.777.216) cù solu 3 volte più Qubits cà a nostra prima memoria: puderia almacenà una grande 16.777.216 numeri sfarenti à tempu!

Ciò chì ci porta à l'intersezione di a scienza Quantica è a neurobiologia. U cervellu umanu hè un processatore assai più putente ch'è qualsiasi urdinatore dispunibule oghje: uttene una parte di sta fantastica putenza sfruttendu e stranezze quantiche in u listessu modu chì facenu i computer quantistici?

Finu à pocu tempu fà, a risposta di i fisici à sta dumanda hè stata un "No." rotunditu.

I fenomeni quantichi cum'è a superposizione si basanu annantu à l'isolamentu di questi fenomeni da l'ambiente circostante, in particulare u calore in l'ambiente chì mette in movimentu e particelle, scumudendu a casa quantica iperdelicata di carte di superposizione è furzendu una particella particulare à occupà u puntu A o u puntu B , ma mai tramindui à tempu.

Cusì, quandu i scentifichi studianu i fenomeni quantichi si facenu assai per isolà u materiale chì studianu da l'ambiente circundante, di solitu abbassendu a temperatura in i so esperimenti à quasi zero assolutu.

Ma l'evidenza cresce da u mondu di a fisiologia vegetale chì alcuni prucessi biologichi chì si basanu nantu à a superposizione quantistica si producenu à temperature nurmali, alzendu a pussibilità chì un mondu inimaginabilmente stranu di meccanica quantistica possa infatti intruduce in u funziunamentu ogni ghjornu di altri sistemi biologichi, cum'è u nostru sistemi nervi.

Per esempiu, in Maghju 2018 una squadra di ricerca à l'Università Groningen chì includia u fisicu Thomas la Cour Jansen hà trovu evidenze chì e piante è alcune batterie fotosintetiche ottenenu quasi 100% di efficienza convertendu a luce solare in energia aduprabile sfruttendu u fattu chì l'assorbimentu di l'energia solare provoca alcuni elettroni in e molecule di cattura di luce esistenu simultaneamente sia in stati quantici eccitati sia in quelli eccitati spargugliati in distanze relativamente lunghe in a pianta, permettendu à l'elettroni eccitati di luce di truvà u percorsu più efficiente da e molecule induve a luce hè catturata in diverse molecule induve l'energia utilizabile perchè a pianta hè creata.

L'evoluzione, in a so ricerca implacabile per ingignà e forme di vita più efficienti in energia, pare avè ignoratu a cridenza di i fisici chì l'effetti quantichi utili ùn ponu accade in l'ambienti caldi è umidi di a biologia.

A scuperta di l'effetti quantichi in biologia vegetale hà fattu nasce un campu sanu sanu novu di a scienza chjamatu biologia quantica. In l'ultimi anni, i biologi quantichi anu scupertu evidenze di pruprietà meccaniche quantiche in a percezione di u campu magneticu à l'ochji di certi acelli (permettendu à l'acelli di navigà durante a migrazione), è in l'attivazione di i recettori di l'olfattu in l'omu. I ricercatori di a visione anu ancu scupertu chì i fotorecettori in a retina umana sò capaci di generà segnali elettrichi da a cattura di una sola quanta di energia luminosa.

L'evoluzione hà ancu fattu chì i nostri cervelli sianu iper-efficienti per generà energia aduprabile o trasmettere è immagazzinà l'infurmazioni trà i neuroni aduprendu effetti quantichi cum'è superposizione è intricciamentu?

I Neuroscienziati sò à l'iniziu di investigà sta pussibilità, ma per unu sò entusiasta di u campu nascente di e neuroscienze quantiche perchè puderia cunduce à scuperte mandibulari in a nostra comprensione di u cervellu.

A dicu perchè a storia di a scienza ci insegna chì e più grandi scoperte venenu guasi sempre da idee chì, prima chì una scuperta particulare accada, sembranu incredibilmente strani. A scuperta di Einstein chì u spaziu è u tempu sò veramente a stessa cosa (relatività generale) hè un esempiu, a scuperta di Darwin chì l'omu hà evolutu da forme di vita più primitive, hè un altru. È di sicuru, Planck, Einstein è Bohr a scuperta di a meccanica quantica in primu locu, hè ancu un altru.

Tuttu ciò implica fortemente chì l'idee daretu à u ghjocu di dumane cambianu l'avanzate in e neuroscienze, oghje parenu à a maiò parte di a ghjente assai ortodossa è improbabile.

Avà, solu perchè a biologia quantica in u cervellu sona strana è improbabile ùn a qualifica micca automaticamente per esse a fonte di u prossimu salto gigante in neuroscienze. Ma aghju una intuizione chì una comprensione più profonda di l'effetti quantichi in i sistemi viventi darà impurtanti novi intuizioni nantu à u nostru cervellu è u sistema nervosu, se per nisuna altra ragione, chì aduttà un puntu di vista quanticu farà chì i neuroscienziati cercanu risposte in strani è posti maravigliosi ch'elli ùn anu mai cunsideratu d'investigà prima.

È quandu l'investigatori feghjanu in quelli fenomeni strani è meravigliosi, questi fenomeni, puderanu, cum'è i so cugini intricciati in fisica di particelle, fighjà ind'è elli!