Войти

Графен помог создать запутанность в сверхпроводнике

2337
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
  • 07.06 05:05
  • 0
Комментарий к "На Западе оценили ракетную мощь российского «Адмирала Нахимова»"
  • 07.06 00:00
  • 6
На Западе оценили ракетную мощь российского «Адмирала Нахимова»
  • 06.06 23:12
  • 0
Комментарий к "Армяне что, соскучились по турецкому рабству?"
  • 05.06 19:23
  • 1
Названы особенности истребителя Су-75
  • 05.06 19:18
  • 133
Обзор программы создания Ил-114-300
  • 05.06 19:11
  • 76
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 05.06 15:37
  • 16028
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 05.06 03:24
  • 1
Эксперт исключил массовое применение «Цирконов» для ударов по Украине
  • 05.06 02:43
  • 1
Кто мешает обеспечивать глобальную продовольственную безопасность?
  • 05.06 02:38
  • 0
Комментарий к "World’s Largest Combat Ship Begins Final Sea Trials: How Powerful is Russia’s Nuclear-Powered Cruiser Admiral Nakhimov?" и "The World’s Only Nuclear Surface Combat Ship is Now Heavily Optimised to Defend the Russian Arctic "
  • 04.06 06:30
  • 0
О Петровском (т.е. построенном при Петре I) ВМФ
  • 04.06 06:16
  • 1
Вадим Бадеха: мы подняли в воздух все самолеты, которые ждала страна
  • 04.06 05:55
  • 4
День Северного флота России
  • 04.06 03:04
  • 1
«У нас есть полная уверенность в том, что все намеченное будет реализовано»
  • 03.06 12:36
  • 1
В ОАК сообщили о начале сборки опытного образца истребителя Checkmate