反物质量子比特首秀 揭开宇宙物质之谜

快速阅读: 据相关媒体最新报道，欧洲核子研究中心（CERN）BASE合作组首次成功制备反物质量子比特，并保持其量子叠加态50秒，创纪录。该成果有助于研究正反物质差异，发表于《自然》。

据欧洲核子研究中心(CERN)消息，7月23日，瑞士日内瓦，CERN的重子反重子对称性实验(BASE)合作组首次成功制备了反物质量子比特，并保持其量子叠加态长达50秒，刷新了记录。这一研究成果已发表在《自然》杂志上，为更精确地测试普通物质与反物质之间的差异提供了新的途径。

物理学家芭芭拉·拉塔奇在BASE实验中工作。图源：CERN官网

BASE合作组的主要目标是测量反质子的磁矩，即反质子与磁场相互作用的强度。此次实验中，科学家们首次让一个反质子在量子自旋的“上”和“下”状态之间持续稳定地振荡了近一分钟，标志着反物质量子比特的诞生，这是反物质研究领域的一项重大突破。

在物理学中，正反物质的镜像属性被称为电荷—宇称—时间(CPT)对称性，即物质与反物质应遵循相同的物理定律。然而，科学家观察到的宇宙几乎完全由普通物质构成，这与理论存在明显矛盾。此次实验不仅有助于解开这一谜题，也为未来的高精度测量奠定了基础。

由于正反物质接触会瞬间湮灭，BASE团队使用彭宁陷阱将反质子与普通物质隔离开。通过相干量子跃迁光谱技术，他们让一个被困于电磁阱中的单个反质子在两个自旋态之间来回跃迁，并保持量子相干状态长达50秒，创下反物质研究的新纪录。

BASE发言人、日本理化学研究所(RIKEN)高级科学研究所的斯特凡·乌尔默(Stefan Ulmer)表示：“这是首个反物质量子比特，为在精密实验中将整套相干光谱方法应用于单个正物质和反物质系统开辟了前景。最重要的是，它将帮助BASE在未来实验中以10到100倍的精度改进反质子磁矩测量。”

(以上内容均由AI生成)