Kubit z antyprotonu: krok w stronę komputerów kwantowych i nowej fizyki

Najciekawszym osiągnięciem fizyki minionego roku był eksperyment z „antyprotonowym kubitem” zespołu BASE (Baryon-Antibaryon Symmetry Experiment) w „fabryce antymaterii” CERN.

Czysto fizycznie ów kubit składał się z pojedynczego antyprotonu uwięzionego w miejscu przez odpowiednio dobrane pole magnetyczne i elektryczne, czyli schwytanego w tzw. pułapkę Penninga. W nowym doświadczeniu jeden taki antyproton, odseparowany od innych cząstek, obserwowano uważnie przez 50 sekund. Dzięki temu możliwe było wyznaczenie z niespotykaną dotychczas dokładnością jego właściwości (zwłaszcza tzw. momentu magnetycznego).

Eksperymenty tego typu są bardzo ważne dla rozwoju komputera kwantowego – w którym obliczenia wykonuje się właśnie na takich dobrze odseparowanych kubitach. To jednak nie wszystko. Eksperyment ten wpisuje się bowiem w program poszukiwania nowej fizyki – poza tzw. Modelem Standardowym – przy pomocy takich właśnie ultraprecyzyjnych pomiarów.

Przykładowo, otwiera to drogę do znacznie dokładniejszych porównań właściwości materii i antymaterii (czy proton zachowuje się tak samo jak antyproton?) oraz do testów tzw. symetrii CPT. Wcześniej grupa BASE potwierdziła zgodność momentów magnetycznych protonu i antyprotonu na poziomie kilku części na miliard; nowa technologia pozwoli na poprawę precyzji od 10- do 100-krotnie. Warto dodać, że pierwszą autorką pracy jest Polka, dr Barbara Latacz.

PIOTR ŻUCHOWSKI jest profesorem w Instytucie Fizyki Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu