世界首次提出活体生命记忆传送实验:传送记忆已成为可能

世界首次提出活体生命记忆传送实验:传送记忆已成为可能

就人类目前乃至近期的能力来说,像电影中那样在两地间实现完整物体的瞬间移动还不太现实。但如果只选取其中的一部分,比如传送生命体的记忆,还是可能实现的。普渡大学李统藏教授和清华大学尹璋琦博士提出把一个低温冷冻保存的微生物放在一个电机械振子上来实现活体微生物的量子态叠加,纠缠和隐形传态。该内容已于2016年1月发表在综合性学术期刊《Science Bulletin》上,这是世界上首次提出活体生命记忆传送实验。

世界首次提出活体生命记忆传送实验:传送记忆已成为可能

李统藏教授

来自普渡大学的李统藏教授以及清华大学的尹璋琦博士最近提出了一种方法,可将生命体的记忆传送到其他位置。他们还希望借此打造出一个“薛定谔的猫”的状态,即那只猫在理论上同时存在于两个地方。目前,他们已经确定如何在细菌上实现这一设想,并表示掌握这一技术很可能是进一步传送复杂物体的关键。

世界首次提出活体生命记忆传送实验:传送记忆已成为可能

尹璋琦博士

“我们计划用一种很直接的方法将一个微生物同时置于两个地点,并制定了传送该微生物量子态的方案,” 李统藏教授介绍,“我希望这项新奇的工作可以激励更多人去严肃地思考微生物量子传送,以及未来的潜在应用。”

这里所谈到的活体微生物的记忆并不是说关于生命或生活的记忆。它是生命存在的原子级记忆,即内在的量子态。

此项工作直接关系到1935年奥地利物理学家埃尔温·薛定谔所发表的研究。当时他提出了著名的“薛定谔的猫”理想实验:一只猫可以同时在多地存在不同的状态 (即“叠加”),直到它被观察到。也就是说,这只猫可以在不同地方既是死的又是活的,直到有人真的观察到它。

量子计算机的火热正是源于这一理念。一直以来,计算机都以0和1的二进制为根本,而量子计算机中的量子比特可以使0和1在任何时刻都具有叠加态,这将大幅提高运算能力的量级。

李统藏和尹璋琦表示,如果他们将普通的支原体细菌冷却至冻结状态,那么这不仅可以实现薛定谔的猫那个理想量子叠加状态,还可以把这一量子态传送到其他地点。

世界首次提出活体生命记忆传送实验:传送记忆已成为可能

实验的具体方法是将活体细菌置于电机械振子上,将两者冷却至深冷温度。在这种条件下,振子可以制备到叠加态,而上面的细菌也会随之一起进入叠加态。

李统藏介绍:“我们计划把一个很小的微生物放在直径15微米的铝制薄膜振子上。当振子进入叠加态时,微生物也会发生同样的事情。这个原理很简单。”

他们在《Science Bulletin》上发表的文章里指出,把一个质量远小于电机械振子的微生物放在振子上面不会对它的性质和量子操控造成显着影响。

在细菌进入叠加态后,可通过超导微波电路将其内在量子态记忆传送给另一个活体微生物。研究组作了这样的说明:

“利用一个强磁场梯度,微生物的内部状态 (比如甘氨酸自由基的电子自旋) 可以和微生物的质心运动纠缠, 并被量子隐形传态到另外一个微生物。因为微生物的内部状态包含信息, 这个方案能实现两个微生物之间信息和记忆的量子隐形传态。”

世界首次提出活体生命记忆传送实验:传送记忆已成为可能

李教授表示实验的第二个环节将带来更实际的效用。比如,这将能够探测微生物体内蛋白质和DNA的缺陷,或者描绘微生物对单电子自旋的敏感性。

目前,实验上已经把一个直径15微米的电机械振子的质心运动冷却到量子基态,并和微波光子纠缠。尽管部分环节还处于理论阶段,但正像最近美国物理学家提出借由类似量子传送的机制可以取回黑洞中的信息一样,只有科学家不断地在这条道路上探索,我们才能更进一步地了解这个世界。

文:生物谷

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