Un equipo de físicos del CERN ha logrado por primera vez manipular y medir el estado cuántico de una única partícula de antimateria, inaugurando una nueva era en la búsqueda de respuestas a los grandes misterios del universo.
Un equipo de físicos ha conseguido por primera vez manipular y medir el estado cuántico de una única partícula de antimateria. Este resultado, publicado en la revista Nature, no solo representa una proeza tecnológica sin precedentes, sino que también inaugura una nueva era en la física fundamental: la creación del primer ‘bit cuántico’ o cúbit, hecho enteramente de antimateria.
Para su experimento, los físicos generaron antiprotones (la contraparte del protón con carga opuesta) en la ‘fábrica de antimateria’ del CERN. El objetivo era comparar con extrema precisión las propiedades de ambos para desvelar uno de los mayores misterios del cosmos: ¿por qué el universo está hecho de materia si, en teoría, el Big Bang debió crear cantidades iguales de materia y antimateria? Cualquier mínima diferencia entre un protón y un antiprotón podría ser la clave.
Sin embargo, trabajar con un único antiprotón siempre es complicado. Estas partículas se aniquilan al instante en cuanto tocan la materia ordinaria. Para superar este obstáculo, los científicos del experimento BASE en el CERN utilizaron un complejo sistema de ‘trampas de Penning’ criogénicas, que confinan al antiprotón solitario mediante campos magnéticos y eléctricos, aislándolo del mundo exterior en un vacío casi perfecto.
Referencia
Coherent spectroscopy with a single antiproton spin. B. M. Latacz et al. Nature (2025). DOI :https://doi.org/10.1038/s41586-025-09323-1
Diálogo cuántico: controlando el espín
El verdadero avance no ha sido solo atrapar la antipartícula, sino establecer un ‘diálogo’ coherente con ella a nivel cuántico. El equipo ha logrado aplicar una técnica llamada espectroscopia coherente para manipular el espín del antiprotón, que puede entenderse como un interruptor cuántico con dos posiciones: ‘arriba’ y ‘abajo’. Utilizando pulsos de radiofrecuencia de gran precisión, los físicos lograron ‘escribir’ información en él (una especie de reprogramación), forzando a esa brújula cuántica (el espíritu del espín) a cambiar de estado de forma deliberada e, incluso, a existir en una superposición de ambas posiciones a la vez. Posteriormente, consiguieron ‘leer’ esa información al medir en qué estado final había quedado la partícula.
Este sistema de dos estados, que puede ser controlado (‘escrito’) y medido (‘leído’), es precisamente la definición de un bit cuántico o cúbit. La observación de las estas ‘oscilaciones de Rabi’, como se conocen en física cuántica, es la prueba científica de que se ha logrado este control coherente.
Este resultado es relevante no solo por crear el primer cúbit de antimateria, sino por mantener su frágil estado cuántico estable durante casi un minuto, demostrando que puede ser sostenido y utilizado como una nueva y potente herramienta para mediciones complejas.
Un futuro de mediciones ultraprecisas
Este control inédito abre la puerta a mediciones de una sensibilidad inimaginable hasta ahora. La nueva técnica permite determinar las propiedades magnéticas del antiprotón con una resolución 16 veces mayor que en mediciones anteriores. Esto supone un salto cualitativo que podría mejorar en al menos diez veces la precisión de las pruebas sobre la simetría entre materia y antimateria, que era el objetivo final del experimento.
Aunque el método empleado en esta imnvestigación presenta algunas limitaciones, el equipo ya está desarrollando trampas de antiprotones transportables que permitirán llevar a cabo los experimentos en laboratorios ultra silenciosos, lejos de las interferencias del acelerador de partículas, lo que promete llevar la precisión a niveles aún más asombrosos.
