反物质量子比特破茧而出,宇宙物质之谜首次迎来量子钥匙
- IT大事件
- 2025-07-25
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欧洲核子研究中心实验室深处,一个反质子在电磁陷阱中安静悬浮。它被精确施加的射频场轻轻“推动”,像量子世界里的秋千,开始以稳定节奏在“自旋向上”与“自旋向下”两种状态间持续振荡。50秒——对普通人只是一瞬,但在反物质研究领域却创下前所未有的量子相干时长纪录。科学家屏息注视,历史上首个反物质量子比特就此诞生。
**反物质研究的量子里程碑**反质子作为质子的“镜像”,质量相同却携带相反电荷。它如一枚微观磁针,自旋方向决定其磁矩特性。物理学家长期渴望精确测量其性质,但反物质一旦接触普通物质便瞬间湮灭,实验条件堪称“在刀尖上跳舞”。BASE团队利用彭宁陷阱构筑电磁囚笼,将单个反质子与外界完美隔离,再通过相干量子跃迁光谱技术实现自旋态操控。当反质子首次在两个量子态间稳定振荡近1分钟时,教科书中的单粒子量子模型终于照进现实。
**“推秋千”背后的技术革命**传统测量方法因环境干扰导致量子态快速退相干,如同在狂风中试图观察烛火。新方法则像精准计算秋千摆动节奏后施加巧劲——在特定时机注入能量脉冲,使反质子自旋态转换形成稳定振荡。该技术将磁场波动影响抑制到极致,让量子态存活时间较以往提升两个数量级。团队发言人斯特凡·乌尔默指出:“这相当于为反物质实验配备了量子级显微镜。”**宇宙起源的对称性裂痕**138亿年前的大爆炸本应产生等量物质与反物质,但当今宇宙却被物质绝对主导。物理学基石理论CPT对称性要求正反物质行为完全一致,但现实宇宙明显违背该预言。此前BASE实验虽将质子与反质子磁矩差异测量精度提升至十亿分之一,仍未发现破绽。新诞生的反物质量子比特可将测量精度再提高10-100倍,如同将探针伸向更微观的能标,在CPT对称性上寻找细微裂痕。
**通往新物理的量子阶梯**反物质量子比特的价值远超实验室奇观。当人类首次实现反物质系统的稳定量子操控,意味着能以前所未有精度检验基本粒子标准模型。若未来发现反质子磁矩与质子的微观差异,将颠覆对物质本质的认知;即使结果仍支持对称性,其超高精度数据也将为弦理论等新物理模型提供锚点。正如研究者在实验日志所写:“我们推开的不仅是量子陷阱中的粒子,更是宇宙物质起源真相的大门。”
本文由XuPianMi于2025-07-25发表在吾爱品聚,如有疑问,请联系我们。
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