50 секунд квантовой стабильности. Учёные научились управлять антиматерией

Международная группа физиков совершила настоящий прорыв в области квантовых технологий: впервые в истории они создали кубит — квантовую ячейку памяти — из антипротона. Это открытие не только расширяет горизонты квантовой физики, но и может помочь ответить на один из самых интригующих вопросов современной науки — куда исчезла антиматерия из Вселенной.

В рамках проекта BASE при ЦЕРН учёные годами ловили и накапливали антипротоны, используя сложнейшие сверхпроводящие установки и магнитные ловушки. Теперь им удалось адаптировать эти системы для управления спином антипротона — ключевой характеристикой, с помощью которой создаются квантовые ячейки на основе обычной материи.

«Мы впервые создали кубит на базе частицы антиматерии. Это позволит в 10–100 раз повысить точность измерений магнитного момента антипротона».
— Штефан Ульмер, представитель коллаборации BASE

Исследователи добились того, что антипротон начал переключаться между двумя энергетическими состояниями, подобно классическим квантовым кубитам. Причём антипротон сохранял это квантовое состояние до 50 секунд — чрезвычайно длительное время в масштабах подобных экспериментов. В будущем этот показатель планируют увеличить в 10 раз, создав новую, ещё более изолированную установку.

Почему это важно? Космологи считают, что сразу после Большого взрыва во Вселенной было равное количество материи и антиматерии. Но если бы это равновесие сохранилось, мироздание должно было бы мгновенно самоуничтожиться. Однако материя каким-то образом победила, а антиматерия почти полностью исчезла. Что именно нарушило симметрию?

Ответ может крыться в мельчайших различиях между физическими свойствами материи и антиматерии. Именно такие отклонения и пытаются обнаружить с помощью кубитов-антипротонов. Новая технология открывает уникальные возможности для спектроскопии и фундаментальных замеров, которые могли быть невозможны раньше.

Наука теперь смотрит в глаза антимиру — и возможно, впервые начинает понимать, как он устроен.

Источник: пресс-служба ЦЕРН