但是 Clifford P. Brangwynne 和 Anthony A. Hyman 发现了一个全新的物理原理,可以在没有细胞膜的情况下,聚合蛋白质和其他生物分子之间的细胞相互作用。他们描述了通过相分离(phase separation)迅速形成的动态液体状液滴——类似于在水中形成的油滴——如何产生临时结构并免受水细胞内部的分子动荡的影响。
他们和其他人证明了这些无膜液体冷凝物在许多细胞过程中发挥作用,包括信号传递、细胞分裂、细胞核中核仁的嵌套结构和 DNA 的调节。他们的发现是对细胞组织理解的一个根本性进步,未来可能在临床中得到应用,包括神经退行性疾病,如肌萎缩侧索硬化症(俗称渐冻症)的治疗。
今年的基础物理学突破奖表彰了四位将数学、计算机科学和物理学相结合,在「量子信息领域开展基础工作」的先驱。该奖项由 IBM Fellow Charles Bennett、蒙特利尔大学物理学家 Gilles Brassard、牛津大学物理学家 David Deutsch 和麻省理工学院教授 Peter Shor 分享。
「这四位科学家为量子信息理论的出现做出了重大贡献,」日内瓦大学的实验量子物理学家 Nicolas Gisin 说道,「他们获奖是众望所归。」
David Deutsch 奠定了量子计算的基础。他定义了图灵机的量子版本——一种通用量子计算机,并证明它可以以任意精度模拟任何遵守量子力学定律的物理系统。他表明,这样的计算机相当于一个由数量惊人的量子门组成的网络——同时利用纠缠和许多状态的量子叠加的逻辑门。他设计了第一个超越最佳等效经典算法的量子算法。
Peter Shor 在此基础上发明了第一个明显可用的量子计算机算法。Shor 的算法可以比任何经典算法更快地找到大数的因子。他还设计了量子计算机中的纠错技术——这比在经典计算机中要困难得多,在经典计算机中,我们仅需简单的冗余。这些想法不仅为当今快速发展的量子计算机铺平了道路,他们也将基础物理学的前沿推进了一步,特别是在计量学(测量科学)和量子引力研究方面。