Znajdź zawartość

Splątanie kwantowe to zdumiewające zjawisko, w którym dwie cząstki elementarne (elektrony lub fotony) są tak ze sobą wirtualnie połączone, że zawsze posiadają taki sam stan, przy czym nie ma dla nich znaczenia odległość. Choć wydaje się to przeczyć rozsądkowi, efekt ten nie tylko jest potwierdzony, ale i wykorzystywany w kwantowej kryptografii, może także znaleźć zastosowanie w budowie kwantowych superkomputerów. Ze splątaniem wiąże się zjawisko nazywane kwantową teleportacją, czyli przeniesienie kwantowej informacji w przestrzeni. Dwaj australijscy uczeni z University of Queensland: S. Jay Olson i Timothy Ralph dołożyli kolejną cegiełkę do niesamowitości tego efektu, publikując teorię, że kwantowe splątanie rozciąga się nie tylko w przestrzeni, ale i czasie. Oznacza to, że można kwantową informację „wysłać" w przyszłość z pominięciem czasu pomiędzy. Tym samym wszystkie obserwowane efekty tego stanu i zastosowania mogą zostać wykorzystane na nowe, zaskakujące sposoby. Wyjaśnienie ich teorii jest zaskakująco intuicyjne: jeśli nie można opisać jednej cząstki bez uwzględnienia drugiej, to musi to dotyczyć nie tylko przestrzeni, ale także czasu. Koncepcja ta jest oczywiście mocno podparta odpowiednim aparatem matematycznym, zresztą, według słów autorów - z punktu widzenia matematyki nie ma różnicy, czy opisujemy przestrzeń, czy czas. Koncepcja spotkała się z przychylnym przyjęciem innych naukowców, w tym uczonych z University of Nottingham, którzy mieli okazję oglądać prelekcję Olsona i Ralpha na konferencji. Nie należy oczywiście rozumieć tego zjawiska jako prawdziwego przeskoku w czasie, a raczej jako „pominięcie" pewnego wycinka czasu. Naukowcy już zastanawiają się, jak zweryfikować ponadczasowe splątanie kwantowe i jakie praktyczne zastosowania mogłoby ono mieć. Najodważniejsze pomysły mówią o zastosowaniach typu przechowywania danych w czarnych dziurach. Weryfikacja tej koncepcji będzie jednak przede wszystkim kamieniem milowym fizyki kwantowej w wielu dziedzinach, jak na przykład przetestowanie efektu Unruha-Daviesa (dotychczas istniejącego tylko teoretycznie), wreszcie powie wiele na temat trafności kwantowych teorii pola. Jeśli koncepcja się nie potwierdzi, uważają naukowcy, będzie to równie znaczące dla naszego rozumienia świata materii.

Niewłaściwe wychowywanie dzieci odruchowo kojarzone jest z gorszymi wynikami w nauce. Badanie australijskich naukowców pokazuje, że zarówno zaniedbywanie, jak i maltretowanie dzieci powoduje i nich spadek IQ i gorsze wyniki w nauce w okresie dojrzewania. Przekrojowe badanie, przeprowadzone przez zespół doktora Ryana Millsa z University of Queensland dostarczyło pierwszy wyników potwierdzających oddzielnie negatywny wpływ zaniedbywania i wykorzystywania dzieci na ich inteligencję. Długofalowe studium wykorzystało dane z bazy projektu MUSP (Mater-University Study of Pregnancy) - siedem tysięcy przypadków (dzieci i ich matek) urodzonych w latach 1981-1983 w szpitalu w Brisbane. W badaniu wykorzystano także poufnie dane z Department of Families, Youth and Community Care, zawierające informacje o rodzinach z kłopotami wychowawczymi. Prawie cztery tysiące dzieci z bazy MUSP wypełniało w wieku 14 lat test badający umiejętności liczenia, czytania i ogólnego rozumowania. Niemal 300 spośród nich (niecałe 8%) doświadczało w dzieciństwie zaniedbywania lub przemocy w różnej formie (fizycznej, emocjonalnej, seksualnej). Spośród ofiar przemocy aż 74% wykazywało wyraźnie słabsze wyniki, zaś średni wynik ofiar przemocy ogółem był o trzy punkty IQ niższy od grupy mającej zdrowe dzieciństwo. Badanie pokazało, że zarówno zaniedbywanie, jak i przemoc w podobny sposób upośledzają rozwój dzieci, te z nich, które doświadczyły obu tych nieszczęść, są również podwójnie dotknięte. Studium publikowano w grudniowym numerze miesięcznika Pediatrics.

Wizjonerzy mamią nas wizjami komputerów kwantowych od dobrych dwudziestu lat. I pomimo nieustannego postępu w tej dziedzinie, w zasadzie wciąż jedyne osiągnięcia to laboratoryjne przykłady, a największy zbudowany „komputer" składał się z... aż trzech qubitów, czyli kwantowych bitów. Największym problemem, jak się uważa, będzie niezawodność takich konstrukcji i odporność na błędy, trudno bowiem zapanować nad stanem każdego pojedynczego atomu czy elektronu. Jak uważają angielscy i australijscy naukowcy, sprawa niekoniecznie musi być aż tak trudna. Doktor Sean Barrett z Imperial College London i Thomas Stace z University of Queensland w australijskim Brisbane sugerują dość proste rozwiązanie problemu błędów - korekcję. Korekcja błędów stosowana jest dzięki odpowiednim algorytmom w dzisiejszej elektronice, a wykorzystywana jest zwykle przy korzystaniu z pamięci masowych. Same programy korygujące muszą jednak działać niezawodnie... Korekcja błędnych danych w komputerze kwantowym musi jednak dotyczyć samego procesu przetwarzania, powinna zatem być jakoś powiązana z samym sposobem działania kwantowego mechanizmu. Taki sposób właśnie zaprojektował zespół pod kierunkiem dra Barreta. To system kontekstowego kodowania danych, który pozwala poprawnie działać algorytmom nawet w przypadku ubytku lub przekłamania 25% qubitów. Polega on na rozmieszczeniu elementów na trójwymiarowej matrycy, podczas odczytu z której brane są pod uwagę również sąsiadujące elementy. Taki kwantowy komputer byłby, zdaniem angielsko-australijskiego zespołu, znacznie łatwiejszy do skonstruowania. Tym niemniej, to wciąż są na razie prace teoretyczne i do pojawienia się komercyjnych konstrukcji może upłynąć kolejnych dwadzieścia lat.

Strzykawka to dla wielu osób koszmar. A na pewno dla większości dzieci, zwłaszcza tych małych, którym trudno wytłumaczyć konieczność kłucia. Na horyzoncie pojawił się jednak nowy sposób, który ma szansę odesłać strzykawkę i igłę do lamusa, przynajmniej w przypadku podawania szczepionek. To oczywiście zasługa nanotechnologii, a wynalazek, nazwany „nanołatką" jest dziełem Marka Kendalla, wykładowcy w Australijskim Instytucie Bioinżynierii i Nanotechnologii na Uniwersytecie w Queensland. Nanołatka ma wielkość znaczka pocztowego i jest zupełnie bezbolesna; eliminuje konieczność kłucia - co ma niebagatelne znaczenie w przypadku szczepień dzieci, upraszcza i przyspiesza aplikację do maksimum i - co ważne - pozwala na zastosowanie sto razy mniejszej ilości preparatu! Nanołatka działa na specyficzne komórki uruchamiające antygeny, znajdujące się w cienkiej warstwie tuż pod powierzchnią skóry, w rezultacie potrzeba nam jedynie jednej setnej dawki stosowanej przy tradycyjnym zastrzyku, a uzyskujemy porównywalną reakcję odpornościową - mówi prof. Kendall. - Nasze wyniki są dziesięciokrotnie lepsze niż jakakolwiek inna znana metoda aplikacji szczepionek i nie wymaga ani użycia dodatkowych substancji wzmacniających reakcję (adiuwantów), eliminuje też konieczność powtarzania szczepień. Nanołatka nie wymaga ani wykwalifikowanego personelu do aplikowania, nie wymaga przechowywania w lodówkach. To niewiarygodny potencjał taniego szczepienia ludzi w krajach rozwijających się. Sekretem małej nanołatki są tysiące mikroskopijnych, niewidocznych gołym okiem aplikatorów. Podczas testów szczepionki przeciwko grypie pokrywano na sucho te aplikatory preparatem i przykładano na skórę myszy na dwie minuty. Wynalazek jest prosty i tańszy w produkcji od zestawi igła + strzykawka, wydajność i brak wymagań czynią z niego idealny środek aplikowania szczepionki na przykład w przypadku pandemii. Można sobie wyobrazić nawet rozsyłanie szczepionej pocztą. Kiedy wynalazek zostanie wprowadzony na rynek, jeszcze nie wiadomo, ale na pewno będzie to przełom w leczeniu i profilaktyce chorób. W zespole profesora Marka Kendalla współpracowali naukowcy z Instytutu Badań Raka, Immunologii i Medycyny Metabolicznej Uniwersytetu w Queensland oraz Fakultetu Nauk o Zdrowiu oraz Uniwersytetu w Melbourne. Praca powstała przy wsparciu instytucji rządowych: Australian Research Council, the National Health and Medical Research Council oraz Queensland Government's Smart State Scheme.

Powstała nowa klasa półprzewodników, nazwana roboczo magnetycznymi kropkami kwantowymi. Same kropki kwantowe są znane od lat, teraz jednak wzbogacono je o możliwe do zastosowania w praktyce właściwości magnetyczne. W Nature Materials opisano właśnie kropki, które nie tylko mogą kontrolować przepływ elektronów czy emitować fotony, ale wykazują też dobre właściwości magnetyczne, pozwalające na odczytywanie spinu elektronów. Zespół pracujący pod kierownictwem profesora Jin Zou z University of Queensland zauważa, że są to pierwsze magnetyczne kropki kwantowe, które powstały w temperaturze powyżej pokojowej. Naukowcy zaprezentowali też metody kontroli pola elektrycznego w temperaturze dochodzącej do 100 kelvinów. Profesor Zou mówi, iż dzięki możliwości wykrywania spinu, nowe kropki kwantowe znajdą zastosowanie w wielu nowych dziedzinach, gdzie będzie można wykorzystywać zarówno ich właściwości magnetyczne jak i optyczne. Kluczem do opracowania nowych kropek było znalezienie odpowiedniej wartości dla koncentracji manganu w germanowych kropkach. Okazało się, że powinno być go około 5%, dzięki temu można kropkom nadać własności magnetyczne, nie tracąc własności optycznych. Prace nad magnetycznymi kropkami kwantowymi przez dwa lata prowadzili uczeni z Queensland, University of California Los Angeles oraz inżynierowie Intela.

Tuż przed śmiercią Steve Irwin został profesorem nadzwyczajnym biologii ogólnej na University of Queensland. Nigdy się jednak o tym nie dowiedział, bo list z nowiną czekał na niego w macierzystym zoo, a on już tam nie wrócił – wspomina Craig Franklin, wykładowca i przyjaciel przyrodnika. Powiadamianie o tym opinii publicznej właśnie teraz ma sens, ponieważ pozwala upamiętnić dokonania Łowcy Krokodyli zarówno w zakresie badań, jak i ochrony przyrody. Wyróżnienie odbierze żona Steve'a Terri. Na uroczystości zaplanowanej na 14 listopada Franklin wygłosi wykład na temat podążania śladem krokodyli. Pięć lat temu obaj panowie pracowali razem w Queensland nad satelitarnym systemem śledzenia tych gadów. Przyczyniło się to do zmiany wielu poglądów na temat cieszących się złą sławą zwierząt. Okazało się np., że samce są istotami społecznymi.

Detergent, który potrafi sam likwidować powstające podczas prania mydliny, znacznie zmniejszyłby pobór wody zużywanej do płukania. Zespół profesora Antona Middelberga z University of Queensland opracował do tego celu substancję powierzchniowo czynną, czyli surfaktant. Można go także zastosować do celów medycznych. Ze względu na wykorzystanie białek jest właściwie pepfaktantem. Kiedy ulepszono jego skład aminokwasowy, okazało się, że może uruchamiać lub blokować swoje właściwości, reagując na kwasowość otoczenia i obecność/brak jonów cynku. Gdy pepfaktant jest "włączony", może tworzyć emulsję lub piankę. Dookoła małych kieszonek z tłuszczem albo powietrzem formują się wtedy przypominające kolagenowe kapsułki. Jeśli surfaktant jest "wyłączony", pęcherzyki pękają. W sytuacji, gdy opisywana substancja spełnia rolę detergentu, może ona tworzyć błyskawicznie znikającą pianę. Podczas prania pepfaktant jest włączony i ma właściwości spieniające, w czasie płukania pH spada i bąbelki zanikają – wyjaśnia profesor Middelberg. Peptyd i wypłukany przez niego brud mogą być potem łatwo usunięte. Czemu, pomijając kwestię mniejszego zużycia wody, nowy detergent miałby być przyjaźniejszy dla środowiska? Australijczycy tłumaczą, że skoro jest zbudowany z aminokwasów, stanowi łatwy cel dla różnych mikroorganizmów. W pepfaktancie wykorzystano białko, które łącząc się z DNA, uruchamia ekspresję genów. Wykorzystano jednak tylko niewielki fragment oryginalnej cząsteczki. Stało się tak, by jak nadmienia profesor, detergent nie wpływał na ekspresję genów organizmów zamieszkujących ekosystem. W przyszłości zostanie dokładnie zbadana jego toksyczność i biodegradowalność. Początkowo pepfaktant będzie kosztował więcej od tradycyjnych detergentów. Może się to wkrótce zmienić, ponieważ ceny ropy stale rosną. Niewykluczone, że pepfaktant znajdzie zastosowanie w medycynie i zostanie wykorzystany do dostarczania leków, np. przeciwnowotworowego taksolu. Ma on oleistą konsystencję i obecnie podaje się go w formie zastrzyku. Za pomocą enkapsulacji można by jednak uzyskać żelowe drażetki z ukrytym wewnątrz taksolem.

Australijscy naukowcy pokazali światu 3 młode koale, które urodziły się w wyniku zapłodnienia in vitro. Odnieśli tym samym sukces w programie sztucznego zapładniania podatnych na wyginięcie ssaków. W przyszłości można by stworzyć światowy bank spermy tych torbaczy i badać ich podatność na choroby. Jak donoszą naukowcy z University of Queensland, z zapłodnienia in vitro powstało łącznie 12 zarodków, a urodziło się 8 młodych. Poczęto je dzięki nowej metodzie, polegającej na wymieszaniu nasienia z rozpuszczalnikiem przedłużającym okres jej przechowywania — tłumaczy Steve Johnston, lider projektu, a zarazem biolog reprodukcyjny. Zapłodnienie było wynikiem zastosowania "świeżej" spermy. Kolejnym krokiem ma być inseminacja schłodzonym nasieniem, a następnie rozmrożonym, pochodzącym z banku spermy. Sympatyczne "misie" klasyfikuje się jako gatunek podatny na wyginięcie (ale nie zagrożony) w dwóch stanach: Nowej Południowej Walii i Queensland. Według Johnstona, bank spermy tych torbaczy pozwoli przeprowadzić badania genetyczne każdego osobnika, a także zarządzać zróżnicowaniem genetycznym populacji. Dzięki niemu będzie też można wyśledzić zwierzęta zarażone chlamydiami i bakteriami pasożytniczymi. Johnston podkreśla, że sztuczne zapłodnienie koali nie ma być jedyną metodą zachowania gatunku, ale czymś na kształt dodatkowej polisy ubezpieczeniowej. Program sztucznego zapładniania koali jest wspólnym projektem kilku instytucji, m.in.: University of Queenaland, Queensland Parks and Wildlife Service i Zoological Society of London.