欧洲核子研讨中心（CERN）的BASE协作组23日在《天然》杂志上宣布了一项突破性效果：初次让一个反质子在量子“自旋上”与“自旋下”状况之间继续安稳地振动了近一分钟。这标志着首个反物质量子比特的诞生，是反物质研讨范畴获得的一次严重突破，为更精准地比较物质与反物质的行为差异拓荒了新途径。

  反质子是质子的反物质对应粒子，质量相同但电荷相反。它们就像细小的条形磁铁，能够因量子自旋的不同朝向“上”或“下”两个方向。科学家可利用“相干量子跃迁光谱”技能，丈量这些所谓“磁矩”翻转的方法。这项技能不仅在量子传感和量子信息处理中具有极端严重效果，也为查验天然界根本规律供给了精细东西，特别是电荷—宇称—时刻（CPT）对称性。这种对称性规则，物质与反物质在所有物理行为上应彻底一致，但是科学家观察到的世界却简直彻底由物质构成，这与理论存在很明显对立。

  现在，相干量子跃迁已在很多粒子调集和捆绑离子中观察到，但还从未在一个自在的、具有核磁矩的单一粒子上完成过，虽然这种粒子在物理学教科书中频频呈现。现在，团队在CERN的反物质工厂中初次做到了这一点。他们选用相干量子跃迁光谱技能，让一个被困于电磁阱中的单个反质子在两个自旋态之间来回跃迁，并坚持量子相干状况长达50秒。这一“相干时刻”创下了反物质研讨中的新纪录。

  团队将这一进程形象地比作“推秋千”：在恰当机遇给予粒子适度“推进”，便可使其在两个状况间以节奏均匀、连接的方法来回摇摆。不同于传统的非相干丈量方法，该试验明显按捺了磁场动摇和环境搅扰带来的“量子退相干”效应，使得反质子的量子态得以坚持更久，以此来完成了更安稳和精准的丈量。

  BASE协作组发言人斯特凡·乌尔默表明，这是人类初次完成反物质量子比特，为往后在单个物质和反物质粒子上展开更精准的相干光谱试验奠定了根底。最重要的是，这将使研讨人员在未来试验中丈量反质子磁矩的精度进步10至100倍。

  科学家第一次成功地在一个反质子上完成了安稳的量子状况切换，并坚持了将近一分钟。这听起来或许很笼统，但其实含义非常大。反质子这个“小磁铁”有两个状况。科学家用一种精细技能，让它在这两个状况之间来回安稳地切换——就像在控制一个“反物质量子开关”。这不但能更精确地研讨反物质的性质，看看它和一般物质究竟是不是彻底相同，还能进一步深化地探究世界之谜，也对量子核算、高精度丈量等技能有重要推进效果。