第一个由反物质制成的量子位在物理学突破中被捕获

欧洲核子研究组织的科学家分析了反物质首次以称为叠加的未决定量子态隔离。

虽然普通物质的量子行为已被广泛研究，甚至被用作量子计算机在量子比特的形式，这一突破远远超出了技术应用，有可能帮助物理学家理解我们今天存在的原因。

该团队将反质子（质子的反物质对应物）悬浮在电磁阱系统中，并抑制了会扰乱粒子微妙量子态的环境干扰。

在称为自旋的特性的未确定模糊中，粒子被小心地设置为振荡并在 50 秒内进行测量。

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“这代表了第一个反物质量子比特，”斯特凡·乌尔默说，一位与 CERN 的 BASE 合作的物理学家。“最重要的是，它将帮助 BASE 在未来的实验中进行反质子矩测量，精度提高 10 到 100 倍。”

这些未来的实验可以帮助揭示物质和反物质之间的更多差异，这反过来又可以回答我们如何在反物质启示录根据目前的物理模型，这应该在数十亿年前消灭了所有物质。

简单来说，理论上物质和反物质之间应该没有区别，只是粒子与各自的对应物具有相反的电荷。但是，如果是这样的话，大爆炸应该以相等的数量创建两者，这会很快相互抵消，现在让宇宙成为一个非常空旷的地方。

我们在这里思考这个问题的事实表明，物理学在其他方面也必须以不同的方式对待物质和反物质。各种实验已经开始被发现这种不对称的线索，但迄今为止发现的差异程度仍然无法解释差异。

欧洲核子研究中心的 BASE 实验正在通过比较质子和反质子的自旋态在相似条件下的行为来寻找质子和反质子的差异。自旋是亚原子粒子的内在特性，使它们像微小的磁铁一样发挥作用。

以前的 BASE 运行已测量反质子的磁矩，精度为十亿分之 1.5.但令人沮丧的是，即使在那个水平上，它仍然与普通质子保持一致。

部分问题在于量子态对周围环境的干扰非常敏感，因此很难将反质子保持在叠加状态足够长的时间以仔细研究其性质。

BASE 现在已经进行了一系列升级，以抑制这种背景噪音，隔离粒子并允许粒子在量子模糊中摆动，持续创纪录的 50 秒。

而且这很快就会进一步扩展。通常，反物质不能从它被创造的地方移动得很远——毕竟，如果它接触到一个由普通物质制成的容器，它就会眨眼消失。

CERN 一直在测试一种新系统运输反物质，称为 BASE-STEP，它最终可以将奇怪的东西转移到抑制甚至消除背景噪音的专门设施中。

正是在这些超安静的实验中，我们可能最终听到物理学最深刻的问题之一的低声答案。

“一旦全面投入运行，我们新的离线精密 Penning 陷阱系统将配备由 BASE-STEP 运输的反质子，可以让我们实现自旋相干时间，甚至比当前实验长十倍，这将改变重子反物质研究的游戏规则。”说欧洲核子研究组织物理学家芭芭拉·拉塔茨。

该研究发表在该杂志上自然界.

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