Фізики вперше створили кубіт з антиматерії: допоможе вирішити одну з проблем Всесвіту

Фізики з ЦЕРН (Європейська організація з ядерних досліджень) уперше створили кубіт з антиматерії. Для цього потрібно було утримувати антипротон у стані квантової суперпозиції протягом 50 секунд. Створити кубіт з антиматерії вдалося за допомогою установки BASE, призначеної для вимірювання сили взаємодії антипротонів з магнітними полями. Незважаючи на те, що кубіти асоціюються з квантовими комп'ютерами, кубіт з антиматерії не буде використаний для квантових обчислень. За його допомогою фізики хочуть отримати відповідь на питання, чому у Всесвіті матерії більше, ніж антиматерії, хоча вони повинні були бути створені у співвідношенні 50 на 50, і для перевірки відмінностей між ними. Дослідження опубліковано в журналі Nature, пише Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Матерія й антиматерія

Протон, частинка звичайної матерії, і антипротон, частинка і антиматерії, мають однакову масу, але протилежні заряди. Дзеркальне відображення властивостей матерії та антиматерії називається CPT-симетрією. За словами вчених, згідно з цією симетрією, частка з матерії і частка з антиматерії, тобто античастинка, повинні підкорятися законам фізики однаково, тобто вони повинні відчувати гравітацію або електромагнетизм з однаковою силою.

Фізики вважають, що після Великого вибуху у Всесвіті мали бути створені матерія й антиматерія у співвідношенні 50 на 50. Але чомусь цього не сталося і зараз матерії більше, ніж антиматерії.

Через те, що частинки матерії та антиматерії під час контакту знищують одна одну, в установці BASE їх утримують на відстані за допомогою електричних і магнітних полів у пастках Пеннінга.

Кіт Шредінгера з антиматерії

Згідно з квантовою фізикою, всі частинки виникають у стані суперпозиції. При цьому частинки мають спін, тобто власний момент імпульсу. Значення квантового спіна протона й антипротона може дорівнювати 1/2 або мінус 1/2, і саме квантовий спін створює магнітний момент частинки.

Квантова суперпозиція описує, як усі можливі квантові стани існують синхронно у квантовій хвильовій функції частинки. Тому протон або антипротон можуть мати спін як 1/2, так і мінус 1/2 одночасно. Частинки мають усі можливі властивості одночасно, поки їх не спостерігають. Прикладом суперпозиції є знаменитий кіт Шредінгера, який одночасно живий і мертвий у коробці, доки хтось її не відкриє.

Будь-яка взаємодія із зовнішнім світом призводить до колапсу хвильової функції частинки в процесі, відомому як декогеренція. Чому так відбувається, фізики сперечаються вже багато років.

Уперше створено кубіт з антиматерії: чому це важливо

Фізики на установці BASE змогли утримувати антипротон у стані суперпозиції без декогеренції впродовж 50 секунд і це є рекордом для антиматерії. Таким чином, вони створили кубіт з антиматерії.

• Кубіт — це квантова версія байта, який використовується в комп'ютерній обробці інформації. Типовий двійковий байт може мати значення 1 або 0. Кубіт може одночасно набувати значень 1 і 0, або мати спін 1/2 і мінус 1/2, і тому квантовий комп'ютер, що використовує кубіти, може значно прискорити обробку інформації.

Але створений кубіт з антипротона навряд чи коли-небудь будуть використовувати в квантових обчисленнях, оскільки для цього простіше використовувати звичайну матерію, і не наражати її на ризик знищення під час взаємодії з антиматерією. За словами фізиків, кубіт з антиматерії можна використовувати для вивчення відмінностей між матерією і антиматерією, а також для перевірки порушення CPT-симетрії.

Як уже писав Фокус, фізики з'ясували, що золото порушує межу температури, за якої воно плавиться і втрачає свою структуру. Виявилося, що золото може витримувати температуру в 17 разів більшу, ніж температура плавлення цього цінного металу.

Також Фокус писав про те, що на Марс відправлять 6 вертольотів, які підготують висадку астронавтів NASA на Червону планету. Однією з головних особливостей майбутньої місії на Червону планету є те, що вертольоти будуть запущені в атмосфері Марса, а не з посадкової платформи на поверхні