Teleportacja kwantowa z szansami na Nobla

Naukowców, którzy mają największe szanse na otrzymanie tegorocznych Nagród Nobla, wytypował ekspert agencji Reutera. Wśród potencjalnych kandydatów są m.in. twórcy protokołu teleportacji kwantowej i badacze dziedziczności pozagenowej.

David Pendlebury, który zdobywców Nobli typuje od 1989 r., wykorzystał dane z agencyjnej "Sieci Wiedzy" (Web of Knowledge) - sprawdzał, jak często opublikowane prace danego badacza były cytowane i wykorzystywane do dalszych badań przez innych naukowców. Co roku przynajmniej jeden z wybranych przez Pendlebury'ego naukowców zdobywa Nobla.

Zwycięzców tej nagrody poznamy na początku października. Choć trudno przewidzieć ich nazwiska, w ostatniej dekadzie Pendlebury dokonał aż 26 trafień. "Nie próbujemy wyciągać królika z kapelusza" - mówi. - Próbujemy pokazać, że cytowania w fachowej literaturze są mocnym wskaźnikiem uznania w środowisku, które jest podstawą uzyskania głównych nagród za badania, takich jak Nobel".

Kierując się tą właśnie zasadą Pendlebury wskazuje w tym roku na pracującego dla IBM naukowca Charlesa Bennetta oraz Gillesa Brassarda z University of Montreal i Williama Woottersa z Williams College w Massachusetts - autorów tzw. protokołów teleportacji kwantowej. Teleportacja kwantowa pozwala przekazać informację pomiędzy dwoma miejscami w przestrzeni bez wykorzystania między nimi jakiegokolwiek fizycznego medium, np. fal radiowych.

To zaś oznacza, że tak przekazywanej informacji nie da się przechwycić. Wykorzystanie zjawiska teleportacji może otworzyć drogę do stworzenia w pełni bezpiecznej komunikacji, super-szybkich komputerów kwantowych, a nawet internetu kwantowego, którego możliwości i parametry będą o wiele większe niż te, z jakimi dziś mamy do czynienia.

Teleportację umożliwia proces "splątania" stanów dwóch cząstek. Właśnie dzięki niemu fizycy potrafią stworzyć idealną replikę pojedynczego fotonu w pewnej odległości do oryginału.

Wyniki badań Bennetta i jego współpracowników, opisane w 1993 r., cytowano już ponad 5 300 razy - aż trzysta razy częściej, niż przeciętną publikację z dziedziny fizyki, opublikowaną w tym samym czasie. Proces weryfikowano w trakcie licznych eksperymentów, w których teleportacji dokonywano na coraz większe odległości.

Według eksperta Reutersa szansę na Nobla z fizyki ma również brytyjski naukowiec Leigh Canham, badacz zjawiska emisji światła przez porowaty krzem. Zjawisko, opisane przez niego w 1990 r., można wykorzystać w urządzeniach mikroelektronicznych nowej generacji, których działanie opiera się na emisji impulsów światła, a nie przepływie elektronów.

Zdaniem Pendleburego na nagrodę zasługują również naukowcy, którzy spowolnili światło do prędkości jadącego roweru. Taki właśnie eksperyment opisali w 1999 r. pracujący w USA Stephen Harris i Lene Hau. W roku 2001 Hau i jej współpracownicy z Harvardu poszli krok dalej, zmuszając pulsy światła laserowego, by się zatrzymały na tysięczną część sekundy. Było to możliwe w specjalnej, magnetycznej pułapce, wypełnionej chmurą ultra-zimnych atomów sodu. Za wcześnie, by mówić o zastosowaniach tego zjawiska. Naukowcy uważają jednak, że jego potencjał wiąże się ze stworzeniem technologii, która pozwoli przepuszczać światło przez nieprzezroczyste materiały.

Tegoroczna lista potencjalnych noblistów nie objęła Petera Higgsa, który w latach 60. przewidział istnienie tzw. boskiej cząstki. Jego przypuszczenia potwierdzili w tym roku badacze z europejskiego ośrodka CERN, którzy w lipcu tego roku eksperymentalnie stwierdzili istnienie nowego rodzaju subatomowej cząstki, najprawdopodobniej bozonu Higgsa.

Choć kosmolog Stephen Hawking już dawno temu z dużą stanowczością mówił o Noblu dla odkrywców cząstki Higgsa, to - zdaniem Pendlebury'ego - na taki honor dla nich wciąż jest za wcześnie. Ekspert Reutersa przypomina też zalecenie samego Alfreda Nobla, który chciał, by coroczną nagrodę w każdej z dziedzin dzieliło nie więcej, niż trzech badaczy. Tymczasem na Nobla za boską cząstkę zasługuje nawet pięciu fizyków - teoretyków, którzy publikowali na jej temat mniej więcej w tym samym czasie, co Peter Higgs (w 1964 r).

Właśnie z tego powodu (jak rownież dlatego, że średni czas upływający od momentu odkrycia do chwili uhonorowania wynosi obecnie około ćwierć wieku) cierpliwość Petera Higgsa i jego kolegów z branży może być wystawiona na kilkuletnią probę. "Ale przecież mogę się mylić" - zastrzega Pendlebury.

W dziedzinie fizjologii i medycyny listę potencjalnych noblistów zdominowali autorzy prac nad wnętrzem komórki. Wśród typów do nagrody są m.in. Amerykanie David Allis i Michael Grunstein, którzy w latach 80. opublikowali swoje wyniki z dziedziny epigenetyki. Chodzi o badania dziedziczności pozagenowej, które pomagają wyjaśnić przyczyny pewnych nowotworów albo odpowiedzieć na pytanie, dlaczego jedno z bliźniąt o identycznych genach może cierpieć na autyzm lub schizofrenię, a drugie nie.

Pendlebury oznajmił, że odkrycia w tej dziedzinie mają ogromne znaczenie praktyczne. Na razie doprowadziły do opracowania wielu leków i terapii, m.in. na rzadką postać chłoniaka.

W dziedzinie chemii ekspert Reutersa wróży sukces Akirze Fujishimie z Tokyo University of Science. Miałby na niego zasłużyć badaniami nad nowymi sposobami wykorzystania dwutlenku tytanu, stosowanego od dawna jako składnik farb. Fujishima odkrył, że związek ten może być katalizatorem w procesie produkcji wodoru z wody (pod warunkiem obecności światła).

Ustalił również, że na powierzchni zbudowanej z dwutlenku tytanu woda nie zbiera się w formie kropli, tylko tworzy cienką powłokę i gładko spływa. Takie jej zachowanie wynika ze zjawiska napięcia powierzchniowego. Odkrycie to wykorzystano w produkcji samoczyszczących szyb, np. samochodowych. Fujishima udowodnił, że zjawisko można też wykorzystać do oczyszczania różnych powierzchni z chorobotwórczych mikroorganizmów. W Japonii powłoki z dwutlenku tytanu stosuje się nawet na nawierzchniach miejskich, by ograniczyć osadzanie się tam związków ze spalin.