Войти

Графен помог создать запутанность в сверхпроводнике

2579
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
  • 05.11 06:00
  • 1
Получение Украиной от США спутниковых снимков целей в России сократили до семи минут
  • 05.11 05:56
  • 1
Россия формирует новую логику импортозамещения
  • 05.11 05:47
  • 1
Назван залог успеха ударов ВС России по Украине
  • 05.11 02:12
  • 1
Три конфликта без видимого конца. Пора искать новые дипломатические подходы (Forbes, США)
  • 04.11 17:42
  • 0
«Прогулка» по коридору
  • 04.11 13:51
  • 5
Российский «ответ Starlink» потерял новый спутник
  • 04.11 09:29
  • 1
«Теперь у России новый эшелон ПВО»: Як-130М способен проводить сетевые операции
  • 04.11 02:00
  • 2
Падение всего одной страны приведет к Третьей мировой, и это будет "чудовищно", считает историк (Daily Express, Великобритания)
  • 04.11 00:10
  • 1
Дзермант: «У Киева нет шансов выстоять в конфликте»
  • 03.11 19:36
  • 1
«Космическая связь» выйдет на «абсолютный баланс»
  • 03.11 17:40
  • 2
Мир на Украине: пять факторов, от которых зависит успех переговоров (Politico, США)
  • 03.11 15:41
  • 2
Под шум боя: как ВМФ России пополнился новым подводным оружием
  • 03.11 13:28
  • 1
Фон дер Ляйен сообщила о присоединении Канады к кредиту Украине на 90 млрд. евро
  • 03.11 13:25
  • 1
Российский дрон нового поколения ушел от 16 перехватчиков ВСУ
  • 03.11 13:21
  • 1
Уведомление о планируемой поставке Украине 500 зенитных управляемых ракет PAC-3 MSE