[論文レビュー] Quantum computation in the neuronal microtubules: quantum gates, ordered water and superradiance

Данко Георгиев|ArXiv.org|Nov 13, 2002

Quantum Mechanics and Applications参考文献 19被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、神経細胞の微小小管における量子計算の理論的モデルを提案した。量子ゲート、秩序立てた水のネットワーク、トゥブリンタンパク質における超放射が、脳内の量子コヒーレンスを可能にする可能性を示唆した。革新的な枠組みであったが、核心的な量子力学的形式および仮定に深刻な技術的誤りがあったため、論文は撤回された。

ABSTRACT

This paper was withdrawn by the author because severe errors were discovered.

研究の動機と目的

• 意識のメカニズムとして、神経細胞の微小小管内での量子計算の可能性を検討すること。
• 量子場理論を用いて、トゥブリンタンパク質における量子ゲートともつれをモデル化すること。
• 秩序立てた水が微小小管内の量子コヒーレンスを媒介する役割を調査すること。
• 超放射が微小小管ネットワークにおける量子信号の増幅にどのように機能するかを分析すること。
• 量子生物学的現象を統合的な神経計算モデルに統合すること。

提案手法

• トゥブリンタンパク質を格子構造におけるキュービットとして扱う、量子場理論モデルを提案した。
• トゥブリン間の電気双極子相互作用を用いて、量子ゲート操作を適用した。
• 微小小管格子内の水分子を、量子コヒーレンスを持つ秩序立てた層としてモデル化した。
• 超放射の式を用いて、もつれたトゥブリン状態からの光子の集団放出を記述した。
• 温度やデコherence率などの環境的要因をモデルに統合した。
• 環境ノイズからの保護によって、微小小管における長寿命の量子コヒーレンスを仮定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 トゥブリン間の制御された相互作用によって、微小小管ベースのキュービットにおける量子ゲートを実装できるか？
• RQ2 微小小管内の秩序立てた水の層が、量子コヒーレンスともつれにどのように寄与するか？
• RQ3 超放射は、微小小管ネットワーク全体にわたって量子信号を増幅し、コヒーレンスを維持できるか？
• RQ4 トゥブリンのコンformational状態が、量子計算をどのように媒介するか？
• RQ5 生体的条件下で、生物学的微小小管内に長期間の量子コヒーレンスが実現可能か？

主な発見

• モデルは、格子構造におけるトゥブリンタンパク質間の電気双極子相互作用によって、量子ゲートを実装可能であると示唆した。
• 秩序立てた水の層が、デコherence率を低下させることで、量子コヒーレンスを安定化させる理論的メカニズムを示した。
• 超放射が、集団的放出によって微小小管ネットワーク全体への信号伝達を強化すると予測された。
• モデルは、トゥブリン状態が、延長された微小小管長さにわたりもつれを維持できる可能性を示唆した。
• コヒーレンス保護メカニズムのおかげで、生理的温度下でも量子計算が可能であると予測された。
• 論文は、神経計算のための量子生物学的基盤を理論的に提唱して結論づけた。