Физики впервые создали кубит из антиматерии: поможет решить одну из проблем Вселенной

Физики из ЦЕРН (Европейская организация по ядерным исследованиям) впервые создали кубит из антиматерии. Для этого потребовалось удерживать антипротон в состоянии квантовой суперпозиции в течение 50 секунд. Создать кубит из антиматерии удалось с помощью установки BASE, предназначенной для измерения силы взаимодействия антипротонов с магнитными полями. Несмотря на то, что кубиты ассоциируются с квантовыми компьютерами, кубит из антиматерии не будет использован для квантовых вычислений. С его помощью физики хотят получить ответ на вопрос, почему во Вселенной материи больше, чем антиматерии, хотя они должны были быть созданы в соотношении 50 на 50, и для проверки различий между ними. Исследование опубликовано в журнале Nature, пишет Space.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Материя и антиматерия

Протон, частица обычной материи, и антипротон, частица и антиматерии, имеют одинаковую массу, но противоположные заряды. Зеркальное отражение свойств материи и антиматерии называется CPT-симметрией. По словам ученых, согласно этой симметрии, частица из материи и частица из антиматерии, то есть античастица, должны подчиняться законам физики одинаково, то есть они должны испытывать гравитацию или электромагнетизм с одинаковой силой.

Физики считают, что после Большого взрыва во Вселенной должны были быть созданы материя и антиматерия в соотношении 50 на 50. Но почему-то этого не произошло и сейчас материи больше, чем антиматерии.

Из-за того, что частицы материи и антиматерии при контакте уничтожают друг друга, в установке BASE их удерживают на расстоянии с помощью электрических и магнитных полей в ловушках Пеннинга.

Кот Шредингера из антиматерии

Согласно квантовой физике, все частицы возникают в состоянии суперпозиции. При этом частицы имеют спин, то есть собственный момент импульса. Значение квантового спина протона и антипротона может быть равно 1/2 или минус 1/2, и именно квантовый спин создает магнитный момент частицы.

Квантовая суперпозиция описывает, как все возможные квантовые состояния существуют синхронно в квантовой волновой функции частицы. Поэтому протон или антипротон могут иметь спин как 1/2, так и минус 1/2 одновременно. Частицы обладают всеми возможными свойствами одновременно, пока их не наблюдают. Примером суперпозиции является знаменитый кот Шредингера, который одновременно жив и мертв в коробке, пока кто-то ее не откроет.

Любое взаимодействие с внешним миром приводит к коллапсу волновой функции частицы в процессе, известном как декогеренция. Почему так происходит, физики спорят уже много лет.

Впервые создан кубит из антиматерии: почему это важно

Физики на установке BASE смогли удерживать антипротон в состоянии суперпозиции без декогеренции в течение 50 секунд и это является рекордом для антиматерии. Таким образом, они создали кубит из антиматерии.

• Кубит — это квантовая версия байта, который используется в компьютерной обработке информации. Типичный двоичный байт может иметь значение 1 или 0. Кубит может одновременно принимать значения 1 и 0, или иметь спин 1/2 и минус 1/2, и поэтому квантовый компьютер, использующий кубиты, может значительно ускорить обработку информации.

Но созданный кубит из антипротона вряд ли когда-нибудь будут использовать в квантовых вычислениях, поскольку для этого проще использовать обычную материю, и не подвергать ее риску уничтожения при взаимодействии с антиматерией. По словам физиков, кубит из антиматерии можно использовать для изучения различий между материей и антиматерией, а также для проверки нарушения CPT-симметрии.

Как уже писал Фокус, физики выяснили, что золото нарушает предел температуры, при которой оно плавится и теряет свою структуру. Оказалось, что золото может выдерживать температуру в 17 раз большую, чем температура плавления этого ценного металла.

Также Фокус писал от том, что на Марс отправят 6 вертолетов, которые подготовят высадку астронавтов NASA на Красную планету. Одной из главных особенностей будущей миссии на Красную планету является то, что вертолеты будут запущены в атмосфере Марса, а не с посадочной платформы на поверхности