Войти

Графен помог создать запутанность в сверхпроводнике

2142
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
  • 22.01 16:12
  • 13673
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 22.01 13:00
  • 1
Бундесвер испытывает конопляные волокна в качестве армирующего материала
  • 22.01 12:36
  • 92
МС-21 готовится к первому полету
  • 22.01 06:27
  • 0
Касательно "ФЛОТ УМИРАЕТ БЕЗ АВИАНОСЦА: Сивков о предательстве интересов России | Безруков и Сивков"
  • 22.01 03:18
  • 0
О стратегии, тактике, и требованиях к бронетанковой технике в СА 60-80-ых гг. XX в.
  • 22.01 00:32
  • 1
В США новый российский «Амур» сочли обреченным
  • 22.01 00:06
  • 0
Комментарий к "В США рассказали о сражении между M1E3 Abrams и Т-14 «Армата»"
  • 21.01 23:11
  • 1
Как остаться в живых, если грянет третья мировая: Россия предрекла Британии "конец" (The Mirror, Великобритания)
  • 21.01 22:51
  • 4
Озвучены некоторые данные о нашем «аналоге» Starlink
  • 21.01 19:09
  • 5
Суд арестовал имущество и деньги Чубайса в рамках нового иска «Роснано»
  • 21.01 11:02
  • 1
Новый выставочный центр «Буран» открылся в Музейном комплексе в Верхней Пышме
  • 21.01 03:05
  • 0
Сравнение платформы "Армата" с запускаемым в серию в этом году Т-90М2 (по имеющейся о них информации))
  • 20.01 19:24
  • 0
И еще о танках: проект Т-90М2 "Рывок-1", по планам - в серии с 2026/2027 г.
  • 20.01 18:27
  • 0
Комментарий к "В новом М1Е3 Abrams повторяются некоторые идеи танка из КНДР 2017 года"
  • 20.01 16:45
  • 1
"Калашников": автомат для штурмовиков АК-12К сконструировали за полгода