Графен помог создать запутанность в сверхпроводнике

1796
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
  • 31.03 21:34
  • 1
Бригады морской пехоты дослужились до дивизий
  • 31.03 21:34
  • 0
Ответ на "В "Ростехе" рассказали, какими будут танки будущего"
  • 31.03 19:59
  • 8272
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 31.03 18:31
  • 5
Об естественном и социальном отборах как необходимых условиях развития
  • 31.03 16:35
  • 102
Обзор программы создания Ил-114-300
  • 31.03 12:34
  • 2
Владимир Путин допустил возможность временного введения на Украине внешнего управления под эгидой ООН
  • 31.03 11:34
  • 1
Китай обнародовал планы по миссиям к Венере, Марсу, Юпитеру и Нептуну
  • 31.03 04:59
  • 0
Вот интересно в связи с разговорами о завершении СВОйны.
  • 31.03 04:01
  • 0
Ответ на "Владимир Путин допустил возможность временного введения на Украине внешнего управления под эгидой ООН"
  • 31.03 02:39
  • 312
Главком ВМФ России: проработан вопрос о создании нового авианосца
  • 31.03 02:18
  • 1
Как Франция наводит украинские удары
  • 31.03 01:28
  • 0
О "сдерживании России" еврославянскими Аника-воинами.
  • 30.03 21:10
  • 0
Ответ на ""Сдержать Россию": зачем Польше нужны войска США"
  • 30.03 20:11
  • 0
Немного о "НАТО на краю пропасти"
  • 30.03 20:11
  • 1
Ответ на "Украина. В погоне за победой ЕС навредил сам себе, а НАТО теперь беззащитна (IL Fatto Quotidiano, Италия)"