理解意識的本質是科學界最棘手的問題之一。有科學家提出，量子力學，尤其是量子糾纏，可能是解開這一現象的關鍵。
現在，中國的一組研究人員發現，許多糾纏光子可以在覆蓋神經纖維的髓鞘中生成。這或許能解釋神經元之間的快速通信，而這一速度此前被認為低於音速，無法解釋神經同步是如何實現的。
「如果進化的力量在尋找一種方便的遠距離作用方式，量子糾纏將是理想的選擇，」上海大學定量生命科學中心及物理系的陳永聰教授在接受Phys.org採訪時表示。
大腦通過在神經元之間發射電信號(稱為突觸)進行內部通信，神經元是神經組織的主要組成部分。正是數百萬神經元的同步活動支撐了意識(以及其他腦部活動)。然而，這種精確同步是如何發生的仍然是未知的。
神經元之間的連接稱為軸突——類似電線的長結構，軸突外包裹着髓鞘，這是一種由脂類組成的白色組織。
髓鞘由多達數百層組成，絕緣軸突、塑形並為其提供能量。(實際上，一系列這樣的髓鞘覆蓋了軸突的全長。髓鞘通常長約100微米，之間有1至2微米的間隙。)最近的證據表明，髓鞘在促進神經元之間的同步中也起着重要作用。
然而，信號沿軸突傳播的速度低於音速，有時遠低於音速——這太慢，無法解釋大腦如何實現數百萬神經元的同步，這些同步是大腦實現所有奇妙功能的基礎。
為了解決這個問題，陳教授及其同事研究了軸突-髓鞘系統中是否存在糾纏光子，這些光子通過量子糾纏的「魔力」能夠在相關距離內實現瞬時通信。
三羧酸循環釋放存儲在營養物質中的能量，並在循環過程中釋放出紅外光子。這些光子與脂質分子中的碳-氫鍵(C-H鍵)的振動耦合，激發它們到更高的振動能級。當這些鍵返回到較低的振動能級時，又釋放出一連串光子。
中國研究團隊將腔量子電動力學應用於一個由髓鞘包圍的完美圓柱體，假設髓鞘的外壁是一個完美的圓柱形導電壁。
他們使用量子力學方法，對電磁場和腔內電場，以及光子進行了量子化處理，即將其全部視為量子物體，然後通過一些簡化假設，求解得到的方程。
這樣，他們得到了系統中兩個光子與腔內物質相互作用的波函數。然後，他們通過計算光子的量子熵(由科學多面手John von Neumann發展出的經典熵的擴展)來確定光子的糾纏度，量子熵是衡量系統混亂程度的一個指標。
「我們證明，在某些情況下，這兩個光子的糾纏度確實會更高。」陳教授在聲明中說道。
導電壁限制了圓柱體內可存在的電磁波模式，使得該圓柱體成為一個電磁腔，能夠保持大部分能量在其中。這些模式與存在於自由空間中的連續電磁波(「光」)不同。
正是這些離散模式導致髓鞘腔內頻繁產生高度糾纏的光子，其生成速率相較於兩個未糾纏的光子可顯著增強。
糾纏意味着兩個光子狀態不再是兩個光子狀態的經典組合。相反，對一個光子的測量或與之互動會瞬間影響到另一個光子的相同性質，無論它們相距多遠。
實驗已經證明，糾纏可以存在於距離超過1000公里的系統中。在經典物理學中找不到類似的現象；這純粹是量子現象。在這裏，糾纏可能為沿着包裹軸突長度的髓鞘段實現更快的信號傳遞提供了可能性。
作者們寫道，一種可能性是光子的糾纏可能會轉化為神經元中鉀離子通道的糾纏。如果是這樣，一個通道的開啟或關閉可能會影響到另一處的通道表現。
陳教授在接受Phys.org採訪時表示，他們的研究結果是兩個現象的結合，這兩個現象已經存在但仍然很神秘：意識(更不用說量子意識了)和量子糾纏。
「我們不會說兩者之間有直接聯繫。在這個早期階段，我們的主要目標是識別可能的神經同步機制，這會影響許多神經生物學過程。通過這項研究，我們希望能夠更好地理解這一現象。」
