Квантовый кубит из антиматерии

30.07.2025

Теория физики предсказывает равное количество материи и антиматерии во Вселенной, однако в реальности мы наблюдаем практически полное преобладание обычной материи. Этот феномен - одна из самых интригующих загадок космологии, и наука продолжает искать ключ к его разгадке. Новый эксперимент, проведенный учеными в рамках проекта BASE при CERN, может приблизить нас к ответу. Впервые в истории исследователям удалось создать кубит - квантовый бит информации - из антиматерии и удерживать его в состоянии суперпозиции почти минуту.

Обычные кубиты лежат в основе квантовых компьютеров и способны одновременно представлять сразу несколько значений благодаря эффекту суперпозиции. Однако в данном случае речь идет не об обработке информации, а об исследовании фундаментальных физических различий между материей и антиматерией. В качестве квантового носителя был использован антипротон - античастица протона, обладающая теми же по величине, но противоположными по знаку свойствами. Он содержался в Penning-ловушке - сложной установке, использующей комбинацию электрических и магнитных полей для стабилизации частицы в пространстве.

Физикам удалось добиться квантовой суперпозиции спиновых состояний антипротона +1/2 и -1/2 и удерживать ее в течение приблизительно пятидесяти секунд. Это абсолютный рекорд продолжительности когерентного состояния антиматерии. До сих пор измерения магнитного момента протонов и антипротонов показывали почти идеальное совпадение, но такая высокая стабильность открывает новые возможности для более точных сравнений, вплоть до миллиардных долей.

Результаты эксперимента имеют большое значение для тестирования так называемой CPT-симметрии - фундаментального принципа, согласно которому законы физики не должны меняться при одновременной замене частиц на античастицы, пространственного отражения и обращения времени. Даже малейшие отклонения от этой симметрии могли бы объяснить, почему антиматерия исчезла из космоса после Большого взрыва.

Прорыв также открыл путь к внедрению передовых методов спектроскопии, позволяющих изучать отдельные античастицы с беспрецедентной точностью. Команда BASE отмечает, что дальнейшие эксперименты, особенно с применением нового переносного оборудования BASE-STEP, позволят перенести исследования антиматерии за пределы CERN - в другие лаборатории по всему миру, где можно будет воспроизводить подобные условия.

Достижение, казавшееся еще недавно теоретическим, становится реальностью: антиматерию можно не только изолировать, но и использовать в качестве квантового элемента. Это открывает новые горизонты в изучении устройства Вселенной, позволяя заглянуть в ее самые ранние моменты и понять, почему мир вокруг нас устроен именно так.

<< Назад: Дилемма повторно закипяченой воды 30.07.2025

>> Вперед: Мысли друзей звучат в унисон 29.07.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Боевые лазеры для бомбардировщиков 07.06.2017 Исследовательская лаборатория ВВС США (AFRL) займется разработкой боевого лазера для многофункционального тяжелого стратегического бомбардировщика Boeing B-52 Stratofortress. Не секрет, что большие и неповоротливые бомбардировщики представляют собой легкую добычу для ракет противника. Таков, к примеру, и основной самолет дальней бомбардировочной авиации ВВС США - легендарный B-52, или "Летающая крепость". С одной стороны, он может нести на борту до 31,5 тонны различного вооружения, или 51 единицу боеприпасов, включая ядерное оружие. Бомбардировщик обладает одной из наиболее мощных систем радиоэлектронной борьбы среди боевых самолетов США. В нее входит аппаратура для создания дезинформирующих и шумовых помех, тепловые ловушки и дипольные отражатели, а бомбардировщики В-52 некоторых модификаций оборудованы системами радиоэлектронного подавления, предназначенными для подавления радиолокационных станций противника, передатчиками помех, аппаратурой предупреждения о радиолокационном облучении, импульсно-доплеровской станцией защиты хвоста и передатчиками помех. С другой стороны, из-за больших габаритов и максимальной взлетной массы почти в 230 тонн стратегический бомбардировщик обладает слабой маневренностью и не способен уклоняться от ракет противника. Поэтому американцы решили вооружить его лазерным оружием, которое будет предназначено прежде всего для защиты В-52 от ракет. Причем боевой лазер должен не ослеплять системы наведения боеприпасов, сбивая их с цели, а физически уничтожать их. AFRL считает, что лазерная установка на борту многофункционального тяжелого стратегического бомбардировщика позволит эффективнее защищать его от угроз противника. Проект получил название SHIELD ("Щит") и должен быть реализован в течение пяти лет. За это время исследователи должны разработать подвесные контейнеры с боевыми лазерами, которые можно будет использовать не только на B-52, но и на военно-транспортных самолетах ВВС США C-130J Super Hercules.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025