Войти

Графен помог создать запутанность в сверхпроводнике

2510
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
  • 15.09 06:37
  • 25
Оффлайн нейросеть без цензуры на личном ПК или ноутбуке
  • 15.09 06:23
  • 3
Маск сравнил опасность ИИ с ядерным оружием
  • 15.09 02:00
  • 0
Комментарий к "Беспилотные котлы"
  • 14.09 23:26
  • 0
Комментарий к "Захарова поставила диагноз главе МИД Польши", и "Сикорский: Польша уничтожит вторую половину российских НПЗ за шесть недель "
  • 14.09 18:51
  • 0
Комментарий к "Маск сравнил опасность ИИ с ядерным оружием", "Маск заявил о грядущем превосходстве искусственного интеллекта... ", "Сэм Альтман объявил о достижении точки сингулярности в гонке ИИ", и "Физик Хинтон предрек гибель человечества из-за ИИ"
  • 14.09 17:14
  • 0
Комментарий к ""Теперь речь пойдет о нашей идентичности" (Die Zeit, Германия)"
  • 14.09 12:40
  • 1
Набиуллина оценила влияние ударов украинских дронов на инфляцию в России
  • 14.09 09:19
  • 2
Российская авиация получила новый знак качества
  • 14.09 09:11
  • 2
В британской армии сформирован конный полк для разведывательных миссий
  • 14.09 01:19
  • 1
Беспилотные котлы
  • 14.09 01:11
  • 1
"Теперь речь пойдет о нашей идентичности" (Die Zeit, Германия)
  • 13.09 20:33
  • 5
Вперёд, в прошлое! Дряхлые Ан-28 заменят так и не вылезший из пеленок "Байкал"
  • 13.09 09:49
  • 139
МС-21 готовится к первому полету
  • 13.09 02:52
  • 0
Комментарий к "«Мы едины»: генсек НАТО Рютте пообещал ещё больше сделать для Украины"
  • 13.09 02:21
  • 0
Комментарий к "«Patriot — не волшебная палочка». В чем проблема украинской ПВО?"