La cognition quantique est un domaine émergent des sciences cognitives qui applique le formalisme mathématique de la mécanique quantique pour modéliser des phénomènes tels que le traitement de l'information par le cerveau humain, la prise de décision, la mémoire, la formation de concepts et le raisonnement conceptuel, le jugement et la perception. Ce champ de recherche se distingue clairement de l'hypothèse de l'esprit quantique selon laquelle le cerveau serait le siège de phénomènes micro-physiques propres à la mécanique quantique. La cognition quantique est basée sur le paradigme simili-quantique ou le paradigme quantique généralisé qui font l'hypothèse que le traitement de l'information par des systèmes complexes tels que le cerveau, dépendant de leur contexte informationnel et de processus probabilistes, peut être décrit mathématiquement dans le cadre des théories de l'information et des probabilités quantiques.
La cognition quantique utilise le formalisme mathématique de la théorie quantique pour formaliser des modèles de la cognition qui pourraient étendre les modèles basés sur la théorie des probabilités classique. Ce champ des sciences cognitives se concentre sur la modélisation de phénomènes où les techniques et modèles traditionnels semblent avoir atteint une barrière (par exemple, la mémoire humaine), et sur celle des préférences en théorie de la décision qui semblent paradoxales d'un point rationnel (par exemple, les inversions de préférence). Comme l'utilisation du cadre de la théorie quantique n'est utilisé qu'à des fins de modélisation, l'identification des structures quantiques dans les phénomènes cognitifs ne présuppose pas l'existence de processus quantiques microscopiques dans le cerveau humain.
Le cerveau est certainement un système physique macroscopique opérant sur les échelles (de temps, d'espace, de la température) qui diffèrent fondamentalement des échelles quantiques. (Les conditions de phénomènes quantiques macroscopiques tels que par exemple celles des condensats de Bose-Einstein ne sont certainement pas remplies dans le cerveau).
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L'esprit quantique ou encore la conscience quantique est une hypothèse qui suggère que des phénomènes quantiques, tels l'intrication et la superposition d'états, sont impliqués dans le fonctionnement du cerveau et en particulier, dans l'émergence de la conscience. Cette hypothèse part du principe, controversé, que la physique classique et son déterminisme ne peut expliquer la conscience. Ses fondements théoriques ont été posés dans les années 1960 en sciences mais depuis ses partisans ne sont pas encore parvenus à la démontrer et les hypothèses de l'esprit quantique restent en l'état des spéculations.
La réduction objective orchestrée ( Orch OR ) est une théorie qui postule que la conscience prend naissance au niveau quantique à l'intérieur des neurones, plutôt que la vision conventionnelle pour laquelle elle est le produit de connexions entre les neurones. Le mécanisme est considéré comme un processus quantique appelé réduction objective qui est orchestré par des structures cellulaires appelées microtubules. Il est proposé que la théorie puisse répondre au problème difficile de la conscience et fournir un mécanisme pour le libre arbitre.
thumb|283x283px|Les six disciplines scientifiques constituant les sciences cognitives et leurs liens interdisciplinaires, par l'un des pères fondateurs du domaine, G. A. Miller. Les traits pleins symbolisent les disciplines entre lesquelles existaient déjà des liens scientifiques à la naissance des sciences cognitives ; en pointillés, les disciplines entre lesquelles des interfaces se sont développées depuis lors.
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