За първи път: Учени създадоха кубит от антиматерия – това може да е ключът към нова физика

Учените имат всички основания да смятат, че Стандартният модел във физиката не описва напълно нашата Вселена. Ето защо всеки нов експеримент в областта на физиката на елементарните частици е насочен към откриване на несъответствия в модела, които биха могли да бъдат ключът към нова физика.

В тази връзка екип от учени, базиран в ЦЕРН успя да създаде основа за такова търсене, като за първи път създаде своеобразен кубит от антиматерия.

Кубитът от антиматерия няма да бъде използван като елементарна структура на квантовия компютър на бъдещето. Очевидно е, че експериментите с антиматерия са опасни – при сблъсък с обикновена материя тя моментално ще анихилира, което ще доведе до опустошителни последици. Кубитът от антиматерия е ценен, защото ни позволява да сравняваме свойствата на материята и антиматерията на ново ниво, а именно като сравняваме магнитните им моменти, тясно свързани със спиновете.

Откриването на разликите между материята и антиматерията може да даде ключ към огромния дисбаланс между количеството материя и антиматерия в наблюдаемата Вселена. На теория в момента на Големия взрив материята и антиматерията би трябвало да са се появили в приблизително равни количества. В действителност в природата около нас няма антиматерия. Учените са се научили да синтезират антиматерия в лаборатории в много малки количества.

До днес учените са доказвали с голяма точност, че еднаквите частици материя и антиматерия се различават само по знака на заряда, а всички останали техни свойства са еднакви. Това се потвърждава от теорията на CPT-инвариантността за фундаменталната симетрия на физичните закони при трансформациите на частиците. Преди две години например опитът в ЦЕРН с най-висока точност показа, че няма разлика в ефекта на гравитацията върху частиците и античастиците. Днес изследователите направиха стъпка напред – доказаха идентичността на магнитните моменти на материята и антиматерията.

Пробивът е направен от колаборацията BASE. С точност до милиардни части от частицата се оказа, че протоните и антипротоните имат един и същ магнитен момент – в едни и същи магнитни полета те се държат абсолютно еднакво.

Те не са нарушили симетрията, но това не означава, че учените са се отказали. От май тази година ЦЕРН разполага с контейнер за транспортиране на антиматерия из цяла Европа. Сътрудничеството на BASE обещава да намери „тихо“ място – без магнитни смущения, близо до работещия Голям адронен колайдер и да проведе там нов експеримент за определяне на магнитните моменти на античастиците. Встрани от смущенията точността на измерванията ще се увеличи 10-100 пъти, което може да доведе до дългоочаквани открития.

В ЦЕРН антипротонът беше държан в състояние на суперпозиция за около 50 секунди. Това беше достатъчно, за да се измери магнитният момент на частиците с ограничена точност. Кубитите също са частици в състояние на суперпозиция. Така антипротонът в състояние на суперпозиция с право може да се нарече кубит, въпреки че е малко вероятно да намери приложение в изчислителната техника.