Фізики CERN першими у світі створили квантовий кубіт із антиматерії

Фізики з CERN вперше створили квантовий біт (кубіт) з антиматерії, утримавши антипротон у стані квантової суперпозиції майже одну хвилину. Це досягнення стало можливим у межах колаборації BASE (Bary­on Antibary­on Sym­me­try Exper­i­ment), яка досліджує властивості антипротонів, зокрема їхню взаємодію з магнітними полями.

Звичайні кубіти використовуються у квантових комп’ютерах, проте в даному разі антипротонний кубіт допоможе вивчити відмінності між звичайною матерією й антиматерією — питання, яке залишається одним із головних у сучасній фізиці. На думку вчених, Всесвіт мав би містити однакову кількість матерії та антиматерії після Великого вибуху, проте на практиці домінує саме звичайна матерія. Досі вимірювання магнітних моментів протона й антипротона з точністю до мільярдних часток не виявили суттєвих відмінностей.

У нових експериментах антипротон утримували у так званій Pen­ning-пастці за допомогою електричних і магнітних полів. Вченим вдалося зберегти його квантовий стан (тобто суперпозицію “спінів” +1/2 і ‑1/2) протягом близько 50 секунд — це рекорд для антиматерії. Такий підхід дає змогу ще точніше вивчати фундаментальні симетрії (зокрема CPT-симетрію), які описують рівність фізичних законів для матерії та антиматерії.

Отримані результати відкривають шлях до застосування сучасних методів спектроскопії для окремих частинок антиматерії. За словами учасників проєкту, майбутні вимірювання зможуть бути у 10–100 разів точнішими, ніж сьогодні, а нові портативні пастки Pen­ning (BASE-STEP) дозволять проводити подібні експерименти поза межами CERN у спеціалізованих лабораторіях.

Цей прорив у фундаментальних дослідженнях допоможе глибше зрозуміти, чому Всесвіт виглядає саме так, і які приховані відмінності можуть існувати між матерією та антиматерією.