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:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Батарейка размером с крупицу соли 25.02.2022 Группа немецких ученых под руководством Хемницкого технологического университета создала самую маленькую батарейку в мире - она меньше одного квадратного миллиметра в поперечнике. Такая батарейка имеет мощность 100 микроватт-часов на квадратный сантиметр. Впоследствии она может быть использована для питания небольших датчиков в человеческом теле, например тех, которые отслеживают уровень кислорода или делают мониторинг восстановления организма после операции. В ходе создания батареи ученые использовали тот же метод, которым пользуется компания Tesla при создании собственных аккумуляторов. На поверхность натянутой пластины нанесли тонкие слои полимерных, металлических и диэлектрических материалов. Когда они начинают отслаиваться друг от друга из-за механического воздействия, происходит перепад напряжения. Данный метод совместим с установленными технологиями для производства микросхем, а также позволяет производить миниатюрные батареи с большой производительностью.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026