Войти

Графен помог создать запутанность в сверхпроводнике

2383
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
  • 27.06 11:26
  • 7
Як-130 с оружием "воздух-воздух" может быть прекрасным охотником на БПЛА
  • 27.06 07:08
  • 8
О Су-57 - свежая (от 19 июня) статье MWM
  • 26.06 22:39
  • 0
Комментарий к "Россия поэтапно улучшает новые танки Т-90М на основе опыта, полученного в ходе боевых действий на передовой (Military Watch Magazine, США)"
  • 26.06 21:56
  • 0
И еще о БМП: комментарий к ""Неуязвимые" M2 Bradley ВСУ горят, у них отлетают башни и лопаются корпуса"
  • 26.06 20:45
  • 16190
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 26.06 18:34
  • 0
Комментарий к "Вот почему в России нет современных БМП"
  • 26.06 14:13
  • 1
«Качество войны изменится»: Лукашенко рассказал о встрече с посланниками Киева
  • 26.06 06:33
  • 0
Комментарий к "Что было бы, если бы в России не было революции 1917 года?"
  • 26.06 02:42
  • 1
Охотникам на украинские беспилотники требуется прикрытие
  • 26.06 00:31
  • 1
В США удивились «беспрецедентному событию» ВКС России
  • 26.06 00:08
  • 0
Комментарий к "Путин обвиняет НАТО в подготовке к войне против России (Die Welt, Германия)"
  • 25.06 20:06
  • 0
Об ошибках Маркса, точнее, о русском мышлении ("Потрясающие ошибки в «Капитале» и его научная несостоятельность. Почему марксисты этого не видят?")
  • 25.06 12:01
  • 1
Станут ли «Аннушка» и «Сарай» перехватчиками
  • 25.06 07:01
  • 343
Космонавтика Илона Маска
  • 25.06 02:16
  • 1
Путин обвиняет НАТО в подготовке к войне против России (Die Welt, Германия)