代谢量子极限下的磁性脑电图信息容量

磁性脑电图是对脑部活动产生的磁场进行无创测量的技术，利用量子传感器如超导量子干涉仪器和原子磁感应器。将磁性探测的能量分辨率限制与大脑的代谢功率相结合，我们推导出一种技术无关的对此类测量信息容量的上限。该上限仅取决于几何结构、神经代谢以及普朗克常数，给出人类大脑最大信息速率为 2.2 Mbit/s。我们还表明，可测量的磁场具有有限的角频带。更高阶偶极分子在几何上被抑制，其能量落在量子极限噪声底噪以下，这限制了在外部场中编码的神经电流图案的空间复杂度。由于能量分辨率限制导致噪声方差随带宽线性增长，时间带宽与空间带宽相互竞争，从而确立了基本的时空权衡。这些结果揭示了无创脑成像的基本限制，并可能激发神经科学与现代量子技术的融合。