قد يتذكر القراء الذين يتبعون تغطية الفيزياء الوجودية لدينا اختراق حديث من CERN فيما يتعلق بالتوأم الشرير ، Antimatter. الغموض المتميز في الفيزياء هو أن عالمنا يحتوي على مسألة أكثر من مضادات الحمل ، مما يتناقض مع معظم التنبؤات النظرية. لذلك ، يريد العلماء أن يشرحوا السبب وكيف هذا هو الحال.
أعلنت CERN قفزة مهمة أخرى لدراسة Antimatter – وهذه المرة ، يتسلل الإنجاز إلى عالم الحوسبة الكمومية. في طبيعة ورقة نشرت في 23 يوليو ، CERN'S تجربة التماثل باريون Antibaryon (قاعدة) أعلنت التعاون عن أول عرض على الإطلاق لبت كمية مضادة ، أو Qubit-أصغر وحدة من المعلومات لأجهزة الكمبيوتر الكمومية.
Qubit في السؤال هو مضاد للبروتون ، وهو نظير مضاد للبروتون ، الذي تم صيده في أرجوحة كمية غريبة – يتقدم ذهابًا وإيابًا بين حالات الدوران “لأعلى” و “لأسفل” في إيقاع مثالي. استمر التذبذب لمدة 50 ثانية. يزعم الباحثون أن البراعة التقنية التي مكنت هذه النتيجة تمثل قفزة كبيرة إلى الأمام في فهمنا للمضادات المضادة.
بالنسبة للتجربة ، طبق الفريق تقنية تسمى التحليل الطيفي الانتقالي الكمومي المتماسك ، والتي تدافع – بدقة تقشعر لها الأبدان – لحظة مغناطيسية للجسيمات ، أو سلوكه داخل الحقول المغناطيسية. أولاً ، جلب الفريق بعض الذروة المضادة مصنع CERN المضاد، محاصرة الجسيمات في فخ الكهرومغناطيسي– تراكب الحقول المغناطيسية. بعد ذلك ، أنشأوا صرفًا متعدد الأطوار الثاني داخل نفس المغناطيس ، واستخرجوا مضادات مضادات فردية لقياس حالات الدوران الجسيمات في هذه العملية وتعديلها في هذه العملية.
الحالات الكمومية هشة وتزعج بسهولة بسبب الانحرافات الخارجية. يمكن أن يرسلهم الدفعة الخاطئة على الفور صعودًا إلى أسفل الصرف نحو الانحدار – وهو ما يفقد النظام أن علماء الفيزيائيين القيمة يأملون في العثور عليه. كان هذا القيد الأساسي للأنظمة الكمومية مصدر قلق كبير للتعاون الأساسي ، الذي استخدم في عام 2017 إعدادًا مشابهًا للتجربة الجديدة لتأكيد ذلك كان للبروتونات ومضادات الحلقات لحظات مغناطيسية متطابقة عمليا.
قام الفريق بإجراء مراجعات كبيرة لتكنولوجياه ، مع إيلاء اهتمام خاص لتطوير الآليات اللازمة لقمع والقضاء على التفكيك. هذا العمل الشاق يؤتي ثماره ؛ أجرى Antiproton تأرجحًا كميًا مستقرًا لمدة 50 ثانية – حركة أقرب إلى كيفية وجود Qubits في مواقع راكبية للحالات ، والتي يمكن أن تسمح لهم نظريًا بتخزين الكثير من المعلومات. بالإضافة إلى ذلك ، كان هذا هو المرة الأولى التي يلاحظ فيها الفيزيائيون هذه الظاهرة في لحظة مغناطيسية نووية واحدة ، في حين أن التجارب السابقة لم تشاهدها إلا في مجموعات كبيرة من الجسيمات.
“هذا يمثل أول QUBIT QUBIT أول ويفتح احتمال تطبيق مجموعة كاملة من طرق التحليل الطيفي المتماسك للمادة الفردية والأنظمة المضادة في التجارب الدقيقة” ، قال المتحدث باسم الأساس ستيفان أولمر في أ إفادة.
ومع ذلك ، لا يعتقد الفريق أن النتائج الجديدة ستقدم Qubits المضادة للحوسبة الكمية ، على الأقل ليس في أي وقت قريب.
“ليس من المنطقي استخدام (QUBIT المضاد) في الوقت الحالي لأجهزة الكمبيوتر الكم ، لأنه ، ببساطة ، فإن الهندسة المتعلقة بإنتاج وتخزين المضادات الأكثر صعوبة بكثير من المادة العادية” ، أوضح لاتاكز أنه بما أن المادة والمضادات المعروفة تشترك في خصائص أساسية ، واختتمت هذه الفترة الأخيرة. “ومع ذلك ، إذا كان في المستقبل (نجد) أن المضاد يتصرف بشكل مختلف عن المسألة ، فقد يكون من المثير للاهتمام النظر في هذا.”
وقال لاتاكز إن هناك تحسينات إضافية يأمل الفريق في إجراؤها ، والتي ستحدث في وقت قريب جدًا. وقالت إن الترقيات إلى قاعدة-خطوة أساسية مملوءة-ستؤدي إلى حد كبير إلى تحسين قدرتنا على دراسة مضادات الذروة بدقة أعلى والسماح لنا “بتحسين قياس اللحظة المغناطيسية لمضادات الذروة على الأقل بعامل 10 ، وفي منظور أطول حتى عامل 100” ، قالت.
يمكن أن يسهم الاختراق الجديد في التقدم الهندسي في الحوسبة الكمومية والساعات الذرية وغيرها من المناطق. ولكن كما يؤكد الباحثون ، فإن هذه التطبيقات التكنولوجية ليست أي شيء يجب أن نتوقعه في أي وقت قريب. ومع ذلك ، فإن النتيجة بحد ذاتها تقدم بعض الدروس الرائعة للفيزياء الأساسية – الأسئلة التي قد تستغرق سنوات للإجابة ، ولكن الاقتباس من عالم الفيزياء شون كارول من إيجاد Cern الأخير ، “حسنًا ، إنه جزء صغير من لغز أكبر بكثير – ولكنك تعلم ، كل جزء مهم”.