Primeiro qubit antimatter pode ajudar a quebrar mistérios cósmicos
O primeiro qubit antimatter ajudará a procurar diferenças entre matéria e antimatéria
SAKKMESTERK
Os físicos criaram um bit quântico, ou qubit, a unidade de armazenamento elementary de um computador quânticofora de Antimatter pela primeira vez. Os pesquisadores usaram campos magnéticos para prender um único antiproton – o antimatéria A versão dos prótons dentro dos átomos – e mediu a rapidez com que sua rotação mudou de direção por quase um minuto inteiro. As descobertas foram publicado em 23 de julho no diário Natureza.
Os computadores quânticos feitos de qubits antimatters ainda estão muito longe e seriam muito mais difíceis de construir do que os computadores quânticos importantes – que já são extremamente complicados. O feito é emocionante, no entanto, devido ao que esses experimentos antimatérias poderiam revelar sobre o próprio universo.
A rotação de uma partícula pode estar em um estado de “Up” ou “Down”, assim como um bit de computador pode assumir um estado de “0” ou “1.” Mas onde um bit clássico deve estar em qualquer um dos dois últimos estados, a rotação do Qubit de Antiproton pode estar em cima, para baixo ou qualquer combinação de ambos ao mesmo tempo. Essa capacidade fantástica de qubits É o que os diferencia de bits clássicos e promessas de que os computadores quânticos um dia oferecerão melhorias incríveis na velocidade e capacidade de cálculo em comparação com os computadores atuais.
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O experimento demonstrou um nível de controle sem precedentes sobre o antimatérias, diz o físico Vincenzo Vagnoni, do Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear (INFN), que não esteve envolvido no experimento. “Isso é graças ao desenvolvimento (dos pesquisadores) de armadilhas magnéticas antiproton altamente eficientes, que podem manter vivos os antiprotons sem eles aniquilarem com a matéria. Enquanto ainda estamos longe dos motores de curvatura do Star Trek Saga, essa é a coisa mais próxima que foi desenvolvida na Terra até agora ”, diz Vagnoni, referindo-se aos motores de unidade de Warp da franquia de ficção científica alimentados por antimatéria.
A física Barbara Latacz trabalha no experimento base, que compara a matéria a antimatéria.
Deixando de lado as aspirações de ficção científica, a conquista pode ajudar os físicos a resolver o mistério de por que o universo é dominado pela matéria e não por antimatéria-em outras palavras, por que o universo ao nosso redor existe.
“Se você está apenas analisando a física, não há absolutamente nenhuma razão para que haja mais matéria do que Antimatter”, diz Stefan Ulmer, físico do CERN, o laboratório europeu de física de partículas perto de Genebra e porta -voz do seu experimento de simetria de antibaryon baryon (base). No entanto, quase não há antimateria no cosmos, enquanto a matéria é abundante. “A grande motivação para esses experimentos é: estamos procurando o motivo pelo qual pode haver uma assimetria de matéria antimatéria”, diz Ulmer. Um motivo potencial pode ser uma diferença entre o próton e o antiproton em uma propriedade chamada o momento magnético.
Protons e antiprotons têm carga elétrica – a carga do próton é positiva e o antiproton é negativo. Essas cargas fazem as partículas agirem como pequenos ímãs de bares que apontam em direções diferentes, dependendo da orientação de sua rotação. A força e a orientação do ímã é chamada de momento magnético da partícula. Se for que os momentos magnéticos de prótons e antiprotons não sejam os mesmos, isso poderia explicar por que a matéria venceu o antimatérias no universo.
Até agora, as medidas não encontraram diferença entre os dois com uma precisão de 1,5 partes em um bilhão. Mas os cientistas nunca haviam sido capazes de medir a oscilação do momento magnético de prótons ou antiprotons únicos – ou de quaisquer outras partículas fundamentais. Experiências anteriores semelhantes mediram apenas o fenômeno em íons ou átomos carregados. “Agora podemos ter controle whole sobre o estado de rotação de uma partícula”, diz a principal autora do novo estudo, Barbara Latacz, do CERN, e o Riken Superior Science Institute no Japão. “Para físicos fundamentais, é uma oportunidade tremendous emocionante”. Os pesquisadores esperam usar a técnica para melhorar a precisão da medição do momento magnético em prótons e antiprotons por um fator de 25.
Se eles descobrirem uma diferença ou encontrarem outra discrepância entre matéria e antimatéria, os computadores quânticos antimatters poderão valer a pena construir, apesar da dificuldade. “Se houver alguma surpresa na assimetria matéria-antimatéria, pode ser interessante fazer basicamente os mesmos cálculos com os qubits da matéria e o antimatérias e comparar os resultados”, diz Ulmer, que também se baseia em Riken.
