En teoretisk fysiker som aldri har hatt en vanlig jobb, har vunnet den mest lukrative prisen innen vitenskap for sine banebrytende bidrag til det tankevekkende feltet kvanteberegning.
David Deutsch, som er tilknyttet Universitetet i Oxforddeler 3 millioner dollar (omtrent 2,65 millioner pund) gjennombruddsprisen i grunnleggende fysikk med tre andre forskere som la grunnlaget for den bredere disiplinen kvanteinformasjon.
Deutsch, 69, ble kjent som “kvantedatabehandlingens far” etter å ha foreslått en eksotisk – og så langt ubyggbar – maskin for å teste eksistensen av parallelle universer. Hans papir i 1985 banet vei for rudimentære kvantedatamaskiner forskere jobber med i dag.
“Det var et tankeeksperiment som involverte en datamaskin, og den datamaskinen hadde noen kvantekomponenter i seg,” husker Deutsch. “I dag vil det bli kalt en universell kvantedatamaskin, men det tok ytterligere seks år før jeg tenkte på det som det.”
Gjennombruddsprisene, beskrevet av deres Silicon Valley-grunnleggere som vitenskapens Oscars, deles ut årlig til forskere og matematikere som anses verdige av komiteer av tidligere vinnere. I år er det én fysikkpris, tre livsvitenskapspriser og ytterligere en pris i matematikk. Hver er verdt 3 millioner dollar.
En livsvitenskapspris hedrer forskere som sporet narkolepsi til hjerneceller som blir utslettet av egensindige immunresponser. Oppdagelsen har åpnet døren til nye behandlinger for søvnforstyrrelser.
En andre premie går til Clifford Brangwynne ved Princeton og Anthony Hyman ved Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics i Dresden for å ha oppdaget at proteiner – cellenes arbeidshester – danner lag som ligner flashmobs, med implikasjoner for nevrodegenerativ sykdom. Et team ved DeepMind i London vant den tredje livsvitenskapsprisen for AlphaFold, et kunstig intelligensprogram som forutså strukturene til nesten alle proteiner kjent for vitenskapen.
Matematikkprisen tildeles Daniel Spielman ved Yale University for arbeid som hjelper høyoppløselige TV-er med å håndtere rotete signaler, leveringsselskaper finne de raskeste rutene, og forskere unngå skjevheter i kliniske studier.
Deutsch ble født i Israel, av foreldre som overlevde Holocaust, og vokste opp i Nord-London, hvor familien hans drev en restaurant. For sin doktorgrad jobbet han med kvanteteori under Dennis Sciama ved Oxford, som tidligere veiledet Stephen Hawking og Lord Rees, den kongelige astronomen. Mens han fordypet seg i grunnlaget for teorien, ble Deutsch en fan av Many Worlds-tolkningen som ble foreslått i 1957 av den amerikanske fysikeren Hugh Everett III. Tro på Everett – selv om mange sliter med det – og hendelser som utspiller seg i universet vårt skaper usett parallelle verdener der alternative virkeligheter utspiller seg.
Deutsch, som lever av bøker, forelesninger, stipender og premier, drev kvanteberegning fremover med beskrivelser av kvantebiter, eller qubits, og skrev den første kvantealgoritmen som ville overgå dens klassiske ekvivalent.
Han deler prisen med Peter Shor ved MIT, en ekspert på kvantealgoritmer, sammen med Gilles Brassard ved University of Montreal og Charles Bennett ved IBM i New York, som utviklet uknuselige former for kvantekryptografi og hjalp til med å finne opp kvanteteleportering – en måte å sende informasjon fra ett til sted til et annet.
Det tok år med møysommelig arbeid av Emmanuel Mignot ved Stanford University og Masashi Yanagisawa ved University of Tsukuba for å avdekke årsaken til narkolepsi, en alvorlig søvnforstyrrelse, som de deler en biologipris for. Mignots studier av narkoleptiske hunder sporet tilstanden tilbake til muterte reseptorer i hjernen. Yanagisawa oppdaget i mellomtiden orexin, en nevrotransmitter, som virket gjennom reseptoren. Først trodde Yanagisawa at orexin spilte en rolle i appetitten, men mus som manglet det så ut til å spise normalt. Det var først etter at han bestemte seg for å filme dyrene om natten (mus er nattaktive) at teamet hans la merke til at de plutselig sovnet. “Det var virkelig et eureka-øyeblikk,” sa Yanagisawa.
Videre arbeid av Mignot fant at mennesker med narkolepsi mangler orexin i en del av hjernen kalt hippocampus. Grupper av celler som produserer orexin antas å bli drept av egensindige immunreaksjoner, en grunn til at narkolepsi økte i 2009 “svineinfluensa”-pandemien. Arbeidet banet vei for nye medisiner som behandler narkolepsi ved å etterligne orexin.
En tredje livsvitenskapspris har gått til Demis Hassabis og John Jumper ved Alphabet-selskapet DeepMind. Teamet satte seg fore å løse en 50 år gammel stor utfordring innen biologi, nemlig å forutsi hvordan proteiner foldes sammen. Fordi et proteins form bestemmer funksjonen, har dette enorm betydning for å forstå sykdommer og finne medisiner for å behandle dem.
Tidligere i år ga DeepMind-teamet ut strukturene til 200m proteiner, ansporer til arbeid i så forskjellige områder som malaria og resirkulering av plast. Hassabis kaller det både “det mest meningsfylte gjort med AI i vitenskapene” og et utgangspunkt: et prinsippbevis på at gåter som forventes å vare lenger enn våre liv kan løses med AI.
Før pandemien mottok vinnerne av Breakthrough-prisene, grunnlagt av Sergey Brin, Mark Zuckerberg, Yuri Milner og andre, sine priser på et glitrende, stjernespekket arrangement i Silicon Valley. Hvis seremonien fortsetter i år, er det usannsynlig at Deutsch, som utførte en TED-tale via robot, vil delta, i det minste i dette universet. “Jeg liker samtaler,” sa han. “Men jeg liker ikke å gå noen steder.”