Войти

Графен помог создать запутанность в сверхпроводнике

1914
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
  • 13.08 22:00
  • 9985
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 13.08 20:30
  • 71
Путин и отношения с Азербайджаном: фокус на Южном Кавказе (Al Mayadeen, Ливан)
  • 13.08 17:03
  • 0
«Мир» Армении и Азербайджана
  • 13.08 15:11
  • 2760
Как насчёт юмористического раздела?
  • 13.08 14:57
  • 0
Военный эксперт Богодель: ССУ «ЗАПАД-2025»
  • 13.08 10:23
  • 0
«Запад-2025» – плановый элемент совместной подготовки
  • 13.08 09:24
  • 2
Заниматься кадрами для судостроения будут министерства, заявил Патрушев
  • 13.08 01:14
  • 3
Чуть было не упустив Трампа, Путин все же добился идеальной встречи (The New York Times, США)
  • 12.08 20:57
  • 0
Ответ на "ОАК передала Минобороны России партию новых истребителей-бомбардировщиков Су-34"
  • 12.08 18:43
  • 0
О "коммунизме"
  • 12.08 17:52
  • 0
Ответ на "Кораблю ВМФ России предсказали повторение судьбы «Адмирала Кузнецова»"
  • 12.08 12:51
  • 3
Россия покажет Западу свое авиационное превосходство
  • 11.08 01:37
  • 1
Вместо санкций Дональд Трамп объявил о проведении саммита с Россией (The Economist, Великобритания)
  • 10.08 05:58
  • 1
О "левых", "правых", и России (в разных ее ипостасях)
  • 10.08 05:46
  • 0
Ответ на "Британия готовит России новую угрозу из стратосферы"