Informacja kwantowa, białka, narkolepsja – „Noble” za fundamenty rozdane

Breakthrough Prize powstała, by docenić wysiłki badaczy pracujących u podstaw nauki – czasami pomijanych przez komisję noblowską. Finansowana jest przez grupę zamożnych przedsiębiorców z Doliny Krzemowej (Sergey Brin, Priscilla Chan, Mark Zuckerberg, Anne Wojcicki). Finansowana sowicie, bo laureaci otrzymują po 3 mln dolarów. Nagrody to część szerszej inicjatywy wspierania badań podstawowych uruchomionej dziesięć lat temu przez Yurija Milera izraelskiego inwestora rosyjskiego pochodzenia.

Fizyka: Ciekawość wszystkiego

W tym roku w dziedzinie fizyki Nagrodą za przełom wyróżniona została czwórka pionierów – Charles Bennett z laboratoriów IBM pod Nowym Jorkiem, Gilles Brassard z University of Montreal, David Deutsch z Oxford University oraz Peter Shor z MIT. Działając trochę razem, a trochę osobno, panowie ustanowili bazę informacji kwantowej – dziedzinę, która na początku lat 80. jeszcze nie istniała. Na pomysły Bennetta, Brassarda i Deutscha, popatrywano z pewną nieufnością. Ba – ich poczynaniom towarzyszyła niekiedy nawet życzliwa, ale jednak ironia. Panowie tworzyli nieformalny klub (do którego należał też m.in. polski badacz Artur Ekert), w którym uprawiali naukę tak, jak chyba powinno się nią uprawiać: z czystej ciekawości.

Efekt tych niezobowiązujących myślowych eksperymentów był imponujący. Bennett wraz z Brassardem dali początek kryptografii kwantowej, czyli teoretycznie doskonałej metody przesyłania zaszyfrowanych danych. Dziś ta fantazja jest realizowana w praktyce. Deutsch skonstruował teoretyczne podstawy idei uniwersalnego komputera kwantowego. Proste urządzenia tego typu powstają w laboratoriach. Nie ma jasności, czy zbudujemy ich pełnowymiarowe wersje – być może nie. Ale dowiemy się pewnie czegoś ciekawego o prawach rzeczywistości. Shor natomiast opracował algorytm (do rozkładania liczb na czynniki pierwsze), który ujawniał ukryty potencjał tkwiący w maszynach kwantowych. Za nim przyszli kolejni.

Mimo że wokół nagrodzonych fizyków z czasem wyrosło całe środowisko, cechuje ich skromność. „Byłem bardzo zaskoczony wiadomością o nagrodzie. Tak wiele zrobili przecież inni” – mówił Shor magazynowi „Nature”. Podobnie o swoich zasługach od lat wypowiada się Bennett – dawał temu wyraz również w rozmowach, które prowadziliśmy dla POLITYKI – także w Lublinie, podczas ostatniego Festiwalu Nauki. Opowiadał nam, jak to z równym zainteresowaniem rozmyśla o naturze zjawisk kwantowych i przyczynach, dla których woda wypływająca z kanałów burzowych wydaje pulsujące dźwięki. – Jeśli naprawdę jesteś stworzony do bycia naukowcem, jesteś z natury ciekawski wobec absolutnie wszystkiego – wyjaśniał.

Matematyka: Porażka jest OK

W tej dziedzinie nagrodę Breakthrough otrzymał Daniel Spielman, wybitny matematyk z Yale University. Jego rozważania przyniosły praktyczne efekty choćby w postaci metod odsiewania szumu w sygnale telewizyjnym. Ostatnio zajmuje się też ulepszaniem metod prowadzenia badań klinicznych.

On także uprawia naukę dla przyjemności – w zakres tej zabawy włączając zjawisko błędu czy niepowodzenia . Dla magazynu „Quanta” tak wspominał niezwykle owocną współpracę z Shang-Hua Teng, kolegą po fachu: „Podobnie jak ja, tak i on uwielbiał zajmować się absurdalnie trudnymi problemami, których prawdopodobnie nie mieliśmy żadnych szans rozwiązać. Typowym rezultatem było fiasko, nawet kiedy nasze wysiłki trwały latami. Ale to było OK”.

Nauki o życiu: Komórki i sztuczna inteligencja

Tu laureatów jest aż sześciu. Demis Hassabis i John Jumper z laboratorium DeepMind odpowiadają za powstanie maszyny AlphaFold – sztucznej inteligencji zdolnej do przewidzenia trójwymiarowej struktury każdego niemal znanego białka na Ziemi.

Choć DeepMind należy do Google’a, firma zdecydowała się udostępnić otwartą (open-source) wersję kodu źródłowego AlphaFold. W ciągu jednego tylko roku skorzystało z niego ponad pół miliona uczonych. Powstały tysiące publikacji. W naukach o życiu to przełom o trudnych do przewidzenia konsekwencjach – oczywiście pozytywnych.

Nagrody otrzymali też Masashi Yanagisawa z University of Tsukuba w Japonii oraz Emmanuel Mignot ze Stanford University w Palo Alto. To jedni z najwybitniejszych badaczy zjawiska snu – a zwłaszcza narkolepsji, choroby polegającej na nawracających, niekontrolowanych epizodach snu w czasie dnia.

I wreszcie trzecia para – Clifford Brangwynne z Princeton University oraz Anthony Hyman z drezdeńskiego Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics. Panowie odkryli mechanizm stojący za tym, jak składniki komórki organizują się w jej wnętrzu. A robią to trochę tak, jak kropelki oleju zanurzone w wodzie.

Teraz chwila oddechu. A za tydzień Noble.