Войти

Графен помог создать запутанность в сверхпроводнике

2216
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
  • 11.03 13:09
  • 14898
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 11.03 12:51
  • 447
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 11.03 06:18
  • 1
НАТО проводит учения рядом с российской границей. Чем должна ответить Москва?
  • 10.03 22:35
  • 0
Еще один комментарий к "Почему Иран беззащитен перед авианосцами США"
  • 10.03 20:05
  • 1
Почему Иран беззащитен перед авианосцами США
  • 10.03 18:28
  • 2
Си Цзиньпин призвал строго контролировать армию Китая
  • 10.03 06:42
  • 0
Комментарий к "Война против Ирана показала уязвимость Европейского союза (El País, Испания)"
  • 10.03 03:54
  • 1
Война против Ирана показала уязвимость Европейского союза (El País, Испания)
  • 10.03 03:34
  • 1
В Эстонии готовы обсуждать с Францией вопрос создания европейского "ядерного зонтика"
  • 09.03 12:49
  • 195
В России запустили производство 20 самолетов Ту-214
  • 09.03 05:31
  • 1
Компания Leonardo представила концепт перспективного конвертоплана для военных
  • 09.03 05:22
  • 1
Самый опасный иранский стелс-беспилотник Hadid-110 начал атаковать цели
  • 09.03 04:53
  • 1
"Действует вне рамок": в Пентагоне сделали громкое заявление о "Рубиконе"
  • 09.03 04:42
  • 4
«Мы уже победили»: Трампу не нужен британский авианосец на Ближнем Востоке
  • 09.03 01:58
  • 1
В противостоянии с США Иран начинает игру вдолгую