Cern: Qubit aus Antimaterie demonstriert
Das Baryon-Antibaryon-Symmetrie-Experiment(öffnet im neuen Fenster) (Base) vermeldet einen Durchbruch bei der Kontrolle und Untersuchung eines Antiprotons, das zu den Antibaryonen zählt. In einem komplexen System aus drei Fallen konnte es 50 Sekunden lang zwischen zwei Zuständen schwingen.
Laut der Studie, die in der Fachzeitschrift Nature(öffnet im neuen Fenster) veröffentlicht wurde, handelt es sich damit um das weltweit erste Qubit aus Antimaterie. Dafür wurde das Antiproton so eingesperrt, dass es über Jahre stabil gehalten werden könnte.
Ein supraleitender Magnet mit einem horizontalen Magnetfeld der Stärke 1,945 Tesla hält das Teilchen radial fest. Darin wiederum befindet sich ein mehrstufiges System aus Penning-Fallen(öffnet im neuen Fenster) . In beinahe luftleerem Raum und bei extrem niedrigen Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt (100 Millikelvin oder -273,05 °C) kann das Antiproton zwischen der Analysefalle, der Präzisionsfalle und der Parkfalle wandern.
Test der Materie-Antimaterie-Symmetrie
Ein Quantencomputer aus Antimaterie soll vorerst aber nicht entstehen, auch wenn die Kontrolle des Spins des Antiprotons genau dies ermöglichen würde. Deutlich wertvoller sind die hochpräzisen Messungen des Spins sowie die Anregung der Schwingung - vom viel zu komplexen Aufbau des Qubits einmal abgesehen.
Dank der Steuerung der Quantenübergänge von Teilchenspins sollen in Zukunft zehn- bis einhundertmal genauere Daten zu den eingefangenen Antibaryonen ermittelt werden können. Bereits gezeigt werden konnte, dass das magnetische Moment von Proton und Antiproton identisch ist, allenfalls um wenige Milliardstel verschieden.
Wären tatsächlich Unterschiede gemessen worden, hätte dies das CPT-Theorem verletzt. Es besagt, dass sich Materie mit Antimaterie bei Raumspiegelung und Zeitumkehr weiterhin gleich verhalten und dem Standardmodell der Teilchenphysik(öffnet im neuen Fenster) entsprechen.
Keine idealen Bedingungen
Trotz der langen Kohärenzzeit von fast einer Minute und der präzisen Messungen soll das Experiment in Zukunft an anderer Stelle durchgeführt werden. Am LHC ist es für maximale Präzision nicht still genug, da zu viele Magnetfelder die Schwingung der Antiprotonen beeinflussen können.
Deshalb wurde eine Transportmethode für Antiprotonen entwickelt, die demnächst zum Einsatz kommen soll. Anschließend wird weiter nach Asymmetrien zwischen Materie und Antimaterie geforscht.