|
Создали кубит из антивещества
|
|
|
|
Вселенная заполнена чем—то, а не ничем - и это проблема. Что ж, небольшое уточнение: эта необъяснимая причуда науки - отличная новость для вас, меня и всех остальных живых существ во всем космосе, поскольку это означает, что мы (будучи сотворенными из материи) начинаем существовать. Но с точки зрения физика элементарных частиц, это представляет собой огромный пробел в знаниях Стандартной модели, которая на данный момент является нашим лучшим предположением, объясняющим странный субатомный мир.
|
|
|
|
Швейцарская лаборатория физики элементарных частиц CERN, где расположен Большой адронный коллайдер, находится на переднем крае изучения этого неизвестного явления, которое является очевидным нарушением фундаментального закона природы, известного как симметрия заряд-четность-время (CPT). Эта теория, которой почти 75 лет, утверждает, что материя и антиматерия ведут себя одинаково, а это означает, что они должны были аннигилировать друг с другом всего через несколько мгновений после Большого взрыва. Но по какой-то причине материя возобладала.
|
|
|
|
Теперь, в недавнем исследовании, проведенном учеными ЦЕРНа и опубликованном в журнале Nature, подробно описывается новый инструмент в их исследовательском арсенале для попыток понять, почему Вселенная содержит что—то, а не ничего. По сути, исследователи создали первый в мире “кубит” из антивещества — строительные блоки квантовых компьютеров на квантовой энергии - в попытке изучить асимметрию вещества и антивещества с более высокой точностью. Это было достигнуто благодаря сотрудничеству в рамках эксперимента по барионной-антибарионной симметрии (BASE) с использованием фабрики антивещества в ЦЕРНе.
|
|
|
|
|
|
|
Как и в большинстве случаев, связанных с квантовыми свойствами, основная проблема заключалась в том, чтобы уберечь антипротон от декогеренции, при которой кубит теряет свои квантовые свойства из-за воздействия окружающей среды. Исследователи успешно удерживали антипротон в ловушке и плавно колебались между квантовыми состояниями в течение почти минуты, а затем измерили переходы между магнитными моментами, используя процесс, известный как “спектроскопия когерентных квантовых переходов”. Несмотря на то, что это невероятно сложный процесс, ЦЕРН описывает этот метод как качание ребенка на качелях:
|
|
|
|
При правильном нажатии качели совершают дугообразные движения взад и вперед в идеальном ритме. Теперь представьте, что качели - это одиночный захваченный антипротон, колеблющийся между состояниями вращения “вверх” и “вниз” в плавном, контролируемом ритме. Коллаборация BASE добилась этого, используя сложную систему электромагнитных ловушек, которые дают антипротону нужный “толчок” в нужное время. И поскольку это колебание обладает квантовыми свойствами, спин-кубит антивещества может даже одновременно указывать в разных направлениях, оставаясь незамеченным.
|
|
|
|
Этому кубиту не суждено работать в каком-нибудь сверхсовременном квантовом компьютере. Вместо этого, его роль заключается в исследовании самого края стандартной модели физики элементарных частиц. Ранее сотрудничество BASE показало, что магнитные моменты протонов и антипротонов идентичны с точностью всего до нескольких частей на миллиард - любое заметное отклонение нарушило бы симметрию CPT и, возможно, объяснило бы, почему после Большого взрыва протонов стало больше, чем антипротонов. Однако для получения этих результатов использовались некогерентные методы, на которые влияли флуктуации магнитного поля и возмущения, вызванные самими измерениями. Этот новый метод подавляет эти помехи и позволяет проводить последовательные наблюдения, которые во много раз более точны, чем предыдущие эксперименты с магнитным моментом.
|
|
|
|
“Это первый кубит из антивещества, который открывает перспективу применения всего набора методов когерентной спектроскопии к отдельным системам из вещества и антивещества в высокоточных экспериментах”, - сказал представитель BASE Стефан Ульмер, соавтор исследования, в заявлении для прессы. “Самое главное, это поможет BASE выполнять измерения антипротонного момента в будущих экспериментах с точностью, в 10-100 раз большей, чем в предыдущих”.
|
|
|
|
И этот новый уровень точности - только начало. В ходе одновременной работы, известной как БАЗОВЫЙ ЭТАП (проверка симметрии в экспериментах с портативными антипротонами), используется портативная система улавливания, позволяющая транспортировать антипротоны на другие объекты с более стабильными условиями. В октябре прошлого года BASE-STEP успешно доставил 70 протонов на грузовике в оба конца на главную площадку ЦЕРНа. Это позволит лабораториям по всей Европе, а в один прекрасный день, возможно, и по всему миру, работать над одной из самых загадочных загадок физики.
|
|
|
|
Источник
|
