Vědci vytvářejí první antihmot qubit

Vůbec první antihmota qubit by mohla pomoci crack kosmická tajemství

Podle Clara Moskowitz editoval Jeanna Bryner

Fyzici vytvořili kvantový bit nebo qubit, základní úložnou jednotku a množství počítačepoprvé z antihmoty. Vědci použili magnetická pole k zachycení jediného antiprotonu – Antihatter Verze protonů uvnitř atomů – a změřila, jak rychle se jeho rotace změnila po dobu téměř celé minuty. Nálezy byly Publikováno 23. července v časopise Příroda.

Kvantové počítače vyrobené z antihmotných qubits jsou stále daleko a bylo by mnohem těžší stavět než kvantové počítače hmoty – které jsou již velmi složité. Výkon je však vzrušující kvůli tomu, co by takové antihmotné experimenty mohly odhalit o samotném vesmíru.

Rotace částice může být ve stavu „nahoru“ nebo „dolů“, stejně jako počítačový kousek může zaujmout stav „0“ nebo „1.“ Ale tam, kde klasický bit musí být v jednom z posledních dvou států, mohla být rotace antiprotonového qubitu nahoru, dolů nebo jakákoli kombinace obou současně. Tato fantastická schopnost qubits je to, co je odlišuje od klasických bitů a slibuje, že kvantové počítače jednoho dne nabídnou neuvěřitelná vylepšení rychlosti a schopností výpočtu ve srovnání s dnešními počítači.

O podpoře vědecké žurnalistiky

Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceněné žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a myšlenkách, které dnes formují náš svět.

Experiment prokázal bezprecedentní úroveň kontroly nad antihmotem, říká fyzik Vincenzo Vagnoni z italského národního institutu jaderné fyziky (INFN), který se do experimentu nezúčastnil. „Je to díky (vědci) vývoji vysoce účinných antiprotonových magnetických pastí, které mohou udržet antiprotony„ naživu “, aniž by byly zničeny hmotou. I když jsme stále daleko od motorů zakřivení Star Trek Sága, toto je nejbližší věc, která byla dosud vyvinuta na Zemi, “říká Vagnoni s odkazem na franšízové sci-fi franšízové warp drive motory poháněné antihmotou.

Sci-fi aspirace stranou, úspěch by mohl pomoci fyzikům vyřešit tajemství toho, proč vesmíru dominuje hmota a ne antihmota-jinými slovy, proč vesmír kolem nás vůbec existuje.

„Pokud se jen díváte na fyziku, neexistuje absolutně žádný důvod, proč by měla existovat více hmoty než antihmota,“ říká Stefan Ulmer, fyzik v CERN, evropské laboratoři pro fyziku částic poblíž Ženevy, a mluvčí pro svůj experiment s baryonovým antibaryonem (základna). Přesto v vesmíru není téměř žádný antihmota, zatímco hmota je hojná. „Velká motivace pro tyto experimenty je: Hledáme důvod, proč by mohla existovat asymetrie asymetrie,“ říká Ulmer. Jedním z potenciálních důvodů by mohl být rozdíl mezi protonem a antiprotonem ve zvaném majetku magnetický okamžik.

Protony a antiprotony mají elektrický náboj – náboj protonů je kladný a antiprotony je negativní. Tyto náboje způsobují, že částice působí jako malé barové magnety, které ukazují různými směry v závislosti na orientaci jejich rotace. Síla a orientace magnetu se nazývá magnetický moment částice. Pokud se ukáže, že magnetické momenty protonů a antiprotonů nejsou stejné, což by mohlo vysvětlit, proč hmota ve vesmíru vyhrála nad antihmotem.

Doposud měření nezjistila žádný rozdíl mezi dvěma na přesnost 1,5 dílů v miliardě. Vědci však nikdy předtím nebyli schopni měřit oscilaci magnetického okamžiku jednotlivých protonů nebo antiprotonů – nebo jakýchkoli jiných základních částic. Podobné předchozí experimenty měřily pouze jev u iontů nebo nabitých atomů. „Nyní můžeme mít plnou kontrolu nad rotačním stavem částice,“ říká hlavní autorka nové studie Barbara Latacz z CERN a Riken Advanced Science Institute v Japonsku. „Pro základní fyziky je to super vzrušující příležitost.“ Vědci doufají, že tuto techniku použijí ke zlepšení přesnosti měření magnetického okamžiku v protonech a antiprotonech faktorem 25.

Pokud někdy objeví rozdíl nebo najdou nějaký jiný nesoulad mezi hmotou a antihmota, pak by se mohly stát kvantové počítače stát, navzdory obtížnosti. „Pokud existuje nějaké překvapení v asymetrii asymetrií AntiMatter, mohlo by být zajímavé dělat v podstatě stejné výpočty s qubity a antihmoty a porovnat výsledky,“ říká Ulmer, který také sídlí v Rikenu.