歐洲核子研究組織（CERN）的重子反重子對稱性實驗（BASE）團隊於 2025 年取得一項重大突破，成功將單一反質子的自旋相干性維持了創紀錄的 50 秒。這項成就為量子物理學的研究開闢了新的途徑，並可能對量子計算和基礎物理學理論的驗證產生深遠影響。
BASE 實驗團隊利用先進的量子技術，成功隔離並精確控制單一反質子，使其在兩種自旋狀態之間進行了長達 50 秒的穩定相干振盪。此前的研究中，科學家們已能精確測量反質子的磁矩，例如 BASE 實驗在 2022 年將質子與反質子的荷質比精度提高到萬億分之十六，這是有史以來對 CPT 對稱性最嚴格的檢驗之一。此次的突破更進一步，展示了對反物質粒子進行量子操控的可能性，這對於理解物質與反物質的差異至關重要。
反質子是質子的反物質對應粒子，擁有相同的質量但帶有相反的電荷。維持其自旋相干性對於進行精確測量至關重要。此次實驗的成功，不僅是實驗技術上的重大進展，也為驗證如 CPT 對稱性等基礎物理學理論提供了前所未有的機會。CPT 對稱性是標準模型中的一項基本對稱性，它預測粒子及其反粒子在物理性質上應當是完全對稱的，僅電荷相反。然而，宇宙中物質遠多於反物質的現象，暗示著可能存在違反 CPT 對稱性的機制。
此次研究的領導者之一 Barbara Latacz 表示，新的離線精密彭寧阱系統，預計能將自旋相干時間延長十倍，這將對重子反物質研究產生革命性影響。BASE 實驗的目標之一是透過高精度測量反質子的基本性質，並與質子進行比較，以尋找物質與反物質之間的差異，進而解釋宇宙中物質為何佔據主導地位。過去，BASE 實驗已在測量反質子磁矩方面取得了顯著進展，精度達到了十億分之 1.5，遠超以往的質子反質子比較。此次 50 秒的自旋相干時間，為未來更精確的實驗奠定了基礎。
這項研究成果發表在頂尖科學期刊《自然》上，標誌著科學家們首次成功地將反物質製成了量子位元（qubit）。雖然目前反物質量子位元在量子計算領域的實際應用尚不明朗，但它為進一步測試物質與反物質之間的差異，以及探索 CPT 對稱性是否在某些階段被違反提供了新的視角。科學家們相信，這項技術的發展將極大地推動我們對宇宙基本法則的理解，並可能在未來解開物質-反物質不對稱性的謎團。