Войти

Графен помог создать запутанность в сверхпроводнике

1889
0
0
Схема разделителя купервоских пар на основе графена
Схема разделителя купервоских пар на основе графена.
Источник изображения: Z. B. Tan et al. / Nature Communications, 2020

Группа ученых из Финляндии, России, Китая и США продемонстрировала, что изменение разницы температур в графеновой системе можно использовать для генерации запутанных пар электронов в сверхпроводящих структурах. Работа представлена в журнале Nature Communications.

Квантовая запутанность — необходимый ресурс для развития квантовых технологий. Например, в квантовых компьютерах запутанность используется для слияния маленьких квантовых вычислительных систем (кубитов) в одну, что экспоненциально увеличивает вычислительную мощность. Запутанность также активно используется в квантовой криптографии, где она обеспечивает безопасный обмен информацией на расстоянии.

Одной из самых многообещающих платформ для построения устройств для квантовых вычислений, шифрования и коммуникации считаются сверхпроводники. Они позволяют макроскопически управлять квантовыми параметрами системы, например, меняя магнитные поля, а из-за низкой температуры уровень шума в таких системах достаточно мал для квантовой обработки информации. Однако, ученые все еще в поисках оптимального метода генерации запутанности в сверхпроводниках.

Группа ученных под руководством профессора Пертти Хаконена (Pertti Hakonen) из Университета Аалто экспериментально продемонстрировала новый метод получения запутанных электронов с помощью термоэлектрических эффектов в гибридных сверхпроводящий структурах. В качестве исследуемой системы физики рассматривали структуру графен-сверхпроводник-графен.

Термоэлектрический эффект в такой системе заключается в том, что при изменении разницы температур в графене куперовские пары электронов в сверхпроводнике расщепляются, и каждый электрон перемещается на металлический электрод. Такой процесс не разрушает запутанность, которая была в куперовской паре, и потому электроны остаются запутанными, несмотря на разделение в пространстве.

Чтобы провести термоэлектрические измерения, физики сконструировали устройство из двух термометров и резистивного нагревателя, изготовленного из монослоя графена. Термометры представляют собой джозефсоновские переходы сверхпроводник-графен-сверхпроводник, с помощью которых можно было измерять локальную температуру путем измерения проходящего тока. Резистивный нагреватель также состоял из графена и был электрически изолирован от остальной части устройства: тепло, которое было необходимо для разделения куперовской пары передавалось через подложку.

Помимо метода генерации запутанных электронов ученые показали, что процесс расщепления куперовской пары представляет механизм преобразования разности температур в электричество в сверхпроводнике.

Ранее мы писали о том, как исследователи из той же группы разработали и изготовили квантовый болометр с помощью графена. Сверхпроводникам еще далеко до оптических технологий по распределению запутанности: например недавно, физикам из Китая удалось запутать два узла памяти через оптоволокно длиной 50 километров.

Михаил Перельштейн

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 11.07 02:40
  • 6
ISW: Россия массово закупит мотоциклы для наступательных операций
  • 11.07 00:21
  • 9598
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 10.07 22:22
  • 10
Российскую лазерную систему ПВО применят против украинского «Лютого»
  • 10.07 17:49
  • 36
МС-21 готовится к первому полету
  • 10.07 17:48
  • 103
Обзор программы создания Ил-114-300
  • 10.07 17:42
  • 57
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 10.07 17:15
  • 0
Миграционный конфликт: предвестник провокации
  • 10.07 15:26
  • 1
БДК «Сергей Кабанов» и другие корабли проекта 11711 могут получить средства защиты от беспилотников
  • 10.07 14:53
  • 1
«Первый в мире маловысотный беспилотник»: Турция показала испытания дрона-камикадзе Talay для ударов по морским и береговым целям
  • 09.07 16:12
  • 0
Россия против Украины: дипломатия исчерпана
  • 09.07 16:01
  • 0
«Железный защитник» или прощальный марш
  • 09.07 09:51
  • 2
Российский тяжелый беспилотник упал на дом в Казани. Пятитонный дрон «Альтиус» разрабатывают уже 14 лет
  • 09.07 09:49
  • 2
Зеленоградский завод вложил 118 млрд в 130-нм производство чипов
  • 08.07 18:12
  • 12
Путин и отношения с Азербайджаном: фокус на Южном Кавказе (Al Mayadeen, Ливан)
  • 08.07 11:54
  • 0
Как изменится опыт игры в VR/AR-пространствах?