Międzynarodowy zespół naukowców realizujący eksperyment BASE w Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych CERN dokonał przełomowego osiągnięcia w dziedzinie fizyki fundamentalnej. W badaniach kluczową rolę odegrała dr Barbara Latacz, która jako pierwsza na świecie zaprezentowała kwantowy bit (qubit) zbudowany z antymaterii. Wyniki pracy zostały opublikowane 23 lipca 2025 r. w czasopiśmie Nature.
W ramach eksperymentu po raz pierwszy udało się utrzymać pojedynczy antyproton – antycząstkę protonu – w stanie koherentnej superpozycji kwantowej przez rekordowy czas 50 sekund. Antyproton posiada tę samą masę co proton, lecz przeciwny ładunek elektryczny, a jego spin może występować w dwóch stanach kwantowych. Kontrola nad przejściami pomiędzy tymi stanami stanowi podstawę funkcjonowania kubitów, będących elementarnymi jednostkami informacji w obliczeniach kwantowych. Dotychczas kubity były konstruowane wyłącznie z cząstek materii.
Zespół BASE wykorzystał w badaniach zaawansowane pułapki Penninga oraz technikę koherentnej spektroskopii przejść kwantowych, umożliwiającą wyjątkowo precyzyjne pomiary właściwości magnetycznych cząstek. Dzięki stabilizacji pola magnetycznego i redukcji zjawiska dekoherencji uzyskano niespotykaną dotąd stabilność stanu kwantowego pojedynczego antyprotonu.
Osiągnięcie to stanowi znaczący krok w kierunku bardziej precyzyjnych testów fundamentalnej symetrii CPT (ładunek–parzystość–czas), zgodnie z którą materia i antymateria powinny wykazywać identyczne właściwości. Ewentualne odchylenia od tej zasady mogłyby wskazywać na istnienie zjawisk wykraczających poza Model Standardowy fizyki cząstek.
W planach zespołu jest wdrożenie systemu BASE-STEP, umożliwiającego transport antyprotonów do środowisk o niższym poziomie zakłóceń magnetycznych, co może wydłużyć czas koherencji nawet dziesięciokrotnie i pozwolić na osiągnięcie jeszcze wyższej precyzji pomiarów.
Praca dr Barbary Latacz jest dowodem na istotny wkład polskich naukowców w realizację najbardziej zaawansowanych projektów badawczych na świecie oraz stanowi inspirację dla kolejnych pokoleń naukowców.
