Войти

Графен помог создать запутанность в сверхпроводнике

1709
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
  • 21.11 19:55
  • 5809
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 21.11 16:16
  • 136
В России запустили производство 20 самолетов Ту-214
  • 21.11 13:19
  • 16
МС-21 готовится к первому полету
  • 21.11 13:14
  • 39
Какое оружие может оказаться эффективным против боевых беспилотников
  • 21.11 12:38
  • 1
ВСУ получили от США усовершенствованные противорадиолокационные ракеты AGM-88E (AARGM) для ударов по российским средствам ПВО
  • 21.11 12:14
  • 0
Один – за всех и все – за одного!
  • 21.11 12:12
  • 0
Моделирование боевых действий – основа системы поддержки принятия решений
  • 21.11 11:52
  • 11
Почему переданные Украине ЗРС Patriot отнюдь не легкая мишень для ВКС России
  • 21.11 04:31
  • 0
О "мощнейшем корабле" ВМФ РФ - "Адмирале Нахимове"
  • 21.11 02:41
  • 1
Стало известно о выгоде США от модернизации мощнейшего корабля ВМФ России
  • 21.11 01:54
  • 1
Проблемы генеративного ИИ – версия IDC
  • 21.11 01:45
  • 1
«Тегеран считает Россию хрупкой и слабой»: иранский эксперт «объяснил» суть якобы возникших разногласий между РФ и Исламской Республикой
  • 21.11 01:26
  • 1
Пентагон не подтвердил сообщения о разрешении Украине наносить удары вглубь РФ американским оружием
  • 20.11 20:38
  • 0
Ответ на ""Сбивать российские ракеты": в 165 км от границы РФ открылась база ПРО США"
  • 20.11 12:25
  • 1
В России заявили о высокой стадии проработки агрегатов для Су-75