إذا كان جسيمان متشابكين، فإن خصائصهما تكون أيضًا مرتبطة ارتباطًا وثيقًا، حتى عندما تكون متباعدة. يشكل التشابك بين إلكترونين ما يسمى بأزواج كوبر في الموصل الفائق. هذه الأزواج مسؤولة عن التيارات الكهربائية غير المفقودة والتي تتشابك فيها السبينات الفردية.
قام علماء في المعهد السويسري لعلوم النانو وقسم الفيزياء بجامعة بازل بإزالة أزواج الإلكترونات من موصل فائق وعزل الإلكترونين مكانيًا لعدة سنوات. يتم استخدام نقطتين كموميتين متوازيتين، وهما هياكل إلكترونية نانوية تسمح فقط لإلكترون واحد بالتدفق عبر كل نقطة، لتحقيق ذلك.
الآن، علماء الفيزياء في جامعة بازل لقد أثبتوا تجريبيًا لأول مرة أن هناك علاقة سلبية بين دوران زوج متشابك من الإلكترونات من موصل فائق. استخدمت الدراسة مرشحات تدور مصنوعة من مغناطيسات نانوية و النقاط الكمومية.
لاحقًا، استخدموا مغناطيسًا صغيرًا لتوليد مجالات مغناطيسية قابلة للتعديل بشكل فردي في كل من النقطتين الكموميتين اللتين تفصلان إلكترونات زوج كوبر. وبما أن السبين يحدد أيضًا العزم المغناطيسي للإلكترون، فلا يُسمح إلا بنوع واحد محدد من السبين في المرة الواحدة.
تمكن الفيزيائيون من قياس أن دوران أحد الإلكترونات يشير إلى الأعلى عندما يشير دوران الإلكترونات الأخرى إلى الأسفل، والعكس صحيح، وذلك باستخدام إعداد تجريبي متطور.
وقال رئيس المشروع أندرياس بومغارتنر: "لقد أثبتنا تجريبياً وجود علاقة سلبية بين دورات الإلكترونات المقترنة".
قال المؤلف الأول الدكتور أروناف بوردولوي، "يمكننا ضبط كلتا النقطتين الكموميتين بحيث تمر عبرهما الإلكترونات ذات الدوران المحدد. على سبيل المثال، يمر إلكترون ذو دوران لأعلى عبر نقطة كمومية واحدة، ويمر إلكترون ذو دوران لأسفل عبر النقطة الكمومية الأخرى، أو العكس. إذا تم ضبط كلتا النقطتين الكموميتين لتمرير نفس السبينات فقط، فإن التيارات الكهربائية في كلتا النقطتين الكموميتين تقل، على الرغم من أن الإلكترون الفردي قد يمر عبر نقطة كمومية واحدة.
أندرياس بومغارتنر ويخلص, "بهذه الطريقة، تمكنا لأول مرة من اكتشاف مثل هذه الارتباطات السلبية بين دوران الإلكترون من الموصل الفائق. تجاربنا هي الخطوة الأولى، ولكنها ليست دليلًا قاطعًا بعد على دوران الإلكترون المتشابك، لأننا لا نستطيع ضبط اتجاه مرشحات الدوران بشكل تعسفي، لكننا نعمل على ذلك.
المرجع مجلة:
- أروناف بوردولوي، فالنتينا زانيير، لوسيا سوربا، كريستيان شوننبرغر، أندرياس بومغارتنر. تجارب الارتباط المتبادل في متشابك الإلكترون.الطبيعة (2022)، DOI: 10.1038 / s41586-022-05436-Z
