Войти

Графен помог создать запутанность в сверхпроводнике

1964
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
  • 02.10 00:12
  • 10704
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 01.10 21:41
  • 0
Комментарий к "НАТО не готова к теневой войне с российскими беспилотниками (Newsweek, США)"
  • 01.10 21:13
  • 0
Ответ на "Зияющая брешь в европейской защите от беспилотников (The Telegraph UK, Великобритания)"
  • 01.10 20:48
  • 0
Это какое-то саморазоблачение - я о "В США объяснили отказ от «самого мощного» истребителя"
  • 01.10 20:16
  • 0
Ответ на "«Исламское НАТО» не будет создано никогда"
  • 01.10 15:00
  • 1
Комментарий к "Путинская военная машина теперь встроена в российскую экономику (Bloomberg, США)"
  • 01.10 14:25
  • 121
ChatGPT-4 и нейросети (ИИ) спешат на помощь ГШ ВС РФ и Российской армии
  • 01.10 06:23
  • 0
Комментарий к "Военное командование США встревожено новой стратегией Пентагона от Хегсета (The Washington Post, США)"
  • 01.10 01:26
  • 1
Военное командование США встревожено новой стратегией Пентагона от Хегсета (The Washington Post, США)
  • 30.09 18:10
  • 1
Роскосмос получит в 2026-2028 годах 9,3 млрд рублей
  • 30.09 05:38
  • 0
Очень рекомендую ознакомиться - Почему Украина выигрывает? (Financial Times, Великобритания)
  • 30.09 05:25
  • 1
Путинская военная машина теперь встроена в российскую экономику (Bloomberg, США)
  • 30.09 01:24
  • 1
Названо условие для применения «Томагавков» Киевом
  • 30.09 00:34
  • 2
Комментарий к "«Уралвагонзавод» рассказал о повышении точности танка Т-90М"
  • 30.09 00:14
  • 0
И еще о танках - раз есть на этом форуме странные вопросы и высказывания