Войти

Графен помог создать запутанность в сверхпроводнике

2036
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
  • 21.11 06:37
  • 2
Новый план США по Украине: убрать последние препятствия на пути к прочному миру?
  • 21.11 04:39
  • 11546
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 21.11 01:39
  • 1
ЕС обсудит новые санкции против теневого флота России (Bloomberg, США)
  • 21.11 01:22
  • 3
Российская 9М333 стремительно настигла украинского «Батяра»
  • 20.11 23:22
  • 0
Поскольку "авианосная" тема на затухает в обсуждении - опять о ней.
  • 20.11 23:05
  • 13
"Для прорыва островных цепей". Китай дал мощный ответ Пентагону
  • 20.11 20:34
  • 0
Что такое Украина и Запад/UK применительно к СВО, в "художественном разрезе" :)
  • 20.11 18:45
  • 6
СМИ США: Китай строит новый авианосец, который станет первым атомным
  • 20.11 18:02
  • 1
Верой и правдой служить Отчизне
  • 20.11 07:21
  • 5
Искусственный интеллект - реальность, которую поздно отрицать
  • 19.11 23:10
  • 0
Комментарий к "США вынуждены продлить срок службы стареющих подлодок «Огайо»"
  • 19.11 20:29
  • 0
Комментарий к "В США заявили о «невидимости» американских субмарин старой российской техникой"
  • 19.11 18:34
  • 2
Италия заказала первые боевые машины пехоты KF41 Lynx
  • 19.11 17:57
  • 1
Россия испытала гиперзвуковую крылатую ракету "Циркон" в боевых условиях на Украине (Military Watch Magazine, США)
  • 19.11 17:51
  • 1
Россия нашла секретное оружие против украинских беспилотников (The National Interest, США)