Войти

Графен помог создать запутанность в сверхпроводнике

2001
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
  • 29.10 10:46
  • 6
США планируют практически утроить ядерный арсенал к 2050 году
  • 29.10 10:43
  • 11120
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 29.10 06:16
  • 0
И еще о росте производства в богоспасаемой империи св. Николая II
  • 29.10 02:28
  • 1
О росте производства в богоспасаемой империи св. Николая II
  • 29.10 00:40
  • 0
Комментарий к "В России призвали американских генералов провести для Трампа ликбез по подлодкам"
  • 28.10 21:36
  • 2
Беларусь и Мьянма поддерживают высокий уровень сотрудничества в военно-технической сфере
  • 28.10 20:10
  • 0
Комментарий к "США планируют практически утроить ядерный арсенал к 2050 году"
  • 28.10 18:54
  • 1
В России призвали американских генералов провести для Трампа ликбез по подлодкам
  • 28.10 17:41
  • 1
Игры и экология
  • 28.10 16:29
  • 64
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 28.10 16:25
  • 57
МС-21 готовится к первому полету
  • 28.10 15:37
  • 0
Защита от агрессии
  • 28.10 02:35
  • 4
Объявлен старт испытаний самолета «Ладога»
  • 28.10 01:18
  • 1
В России создали систему самоуничтожения для защиты информации
  • 27.10 17:00
  • 1
Дмитриев: Россия хочет дипломатического урегулирования конфликта на Украине