Войти

Графен помог создать запутанность в сверхпроводнике

2418
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
  • 17.07 09:58
  • 1
«Кто командир дивизии – ты или я?» Чем грозит частая смена министров обороны на Украине
  • 16.07 21:38
  • 0
Комментарий к "Шерман в РККА: как надёжный танк стал заложником плохой системы"
  • 16.07 20:30
  • 0
Комментарий к "Снова «Трудно быть богом». Как новый сериал обойдется с книгой Стругацких"
  • 16.07 19:58
  • 1
Комментарий к "Почему советский сериал 1980 года «Шерлок Холмс и доктор Ватсон» один из лучших экранизированных произведений Артура Конан Дойля?"
  • 16.07 18:15
  • 0
Комментарий к "«Нет аналогов в мире». Почему лучший автомат заряжания для танков не ставят на Т-90М?"
  • 16.07 17:02
  • 0
Комментарий к "Советские асы сбили 45 самолётов США, потеряв один. Поражение которое Америка не может забыть"
  • 16.07 11:40
  • 16303
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 16.07 06:56
  • 0
Комментарий к "Почему православная вера в Российской империи держалась исключительно на штыках"
  • 16.07 06:12
  • 0
Пояснения к "А если сравнить некоторые войны"
  • 16.07 01:47
  • 2
Пентагон впервые за 20 лет скрыл отчет о недостатках истребителей F-35
  • 15.07 19:55
  • 0
Комментарий к "Снарядный голод, которого не было: величайшая мистификация Первой мировой"
  • 15.07 13:40
  • 1
На Западе оценили планы ударов украинской FP-9 по Москве и Санкт-Петербургу
  • 15.07 13:27
  • 1
Российский УТС Spectra Tango впервые взлетел с отечественным двигателем
  • 14.07 22:55
  • 0
Комментарий к "Сословный строй сталинского социализма. Как Ельцин и рабочий класс разрушили СССР."
  • 14.07 20:36
  • 0
О советских ОБТ