Войти

Графен помог создать запутанность в сверхпроводнике

1838
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
  • 19.05 05:59
  • 3
Самолеты России и НАТО вступили в противостояние на фоне попытки союзных сил задержать российский нефтяной танкер у побережья Европы (Daily Mail, Великобритания)
  • 19.05 05:46
  • 108
В США оценили российские Су-34 с УМПК
  • 19.05 05:11
  • 8934
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 18.05 09:23
  • 6
Ракеты ATACMS: характеристики и дальность, чем сбивают
  • 18.05 00:40
  • 1
Ответ на пост ЗНШ (исчерпан суточный лимит на ответы в ветках, да и текст длинноват)
  • 18.05 00:18
  • 0
В связи с темой lend-lease'а - но не о нем.
  • 17.05 23:44
  • 28
Российский сверхзвуковой пассажирский самолет — преемник Ту-144 — будет летать со скоростью 2500 км/ч на расстояние свыше 8500 км
  • 17.05 15:52
  • 14
Почему Россия тридцать лет не может найти замену Ан-2 — и сможет ли вообще?
  • 17.05 14:01
  • 3
Путин подписал договор о всеобъемлющем стратегическом партнерстве РФ и Ирана
  • 17.05 13:18
  • 22
Индия при ударах по Пакистану использовала ракеты SCALP, авиационные бомбы Hammer, барражирующие боеприпасы - СМИ
  • 17.05 12:56
  • 11
КНДР ратифицировала договор о стратегическом партнерстве с Россией - ЦТАК
  • 17.05 07:59
  • 3
"Таллин играет с огнем". Эстония пыталась задержать направлявшийся в Россию танкер
  • 17.05 05:21
  • 1480
Корпорация "Иркут" до конца 2018 года поставит ВКС РФ более 30 истребителей Су-30СМ
  • 17.05 01:43
  • 1
Мой последний пост здесь о lend-lease'е для СССР во время ВМВ
  • 16.05 19:06
  • 1
Сделать что-то продвинутое: показаны кадры установки мин роботизированным комплексом, созданным бойцами ГВ «Запад»