Hvis to partikler er viklet sammen, er deres egenskaber også tæt forbundet, selv når de er langt fra hinanden. Sammenfiltringen mellem to elektroner danner såkaldte Cooper-par i en superleder. Disse par er ansvarlige for de tabsfrie elektriske strømme, som de enkelte spins er viklet ind i.
Forskere ved Swiss Nanoscience Institute og University of Basel's Department of Physics har fjernet elektronpar fra en superleder og rumligt isolerede de to elektroner i flere år. To parallelle kvanteprikker, nanoelektroniske strukturer, der kun tillader én elektron at strømme gennem hver enkelt, bruges til at opnå dette.
Nu er fysikere ved University of Basel har eksperimentelt for første gang påvist, at der er en negativ sammenhæng mellem de to spins af et sammenfiltret elektronpar fra en superleder. Undersøgelsen brugte spin-filtre lavet af nanomagneter og kvantepunkter.
Senere brugte de små magneter til at generere individuelt justerbare magnetiske felter i hver af de to kvanteprikker, der adskiller Cooper-parrets elektroner. Da spindet også bestemmer det magnetiske moment af en elektron, tillades kun én bestemt type spin igennem ad gangen.
Fysikerne var i stand til at måle, at den ene elektrons spin peger opad, når den andens spin peger nedad, og omvendt, ved hjælp af en banebrydende eksperimentel opsætning.
Projektleder Andreas Baumgartner sagde, ”Vi har således eksperimentelt bevist en negativ sammenhæng mellem spins af parrede elektroner".
Første forfatter Dr. Arunav Bordoloi sagde, ”Vi kan justere begge kvanteprikker, så hovedsageligt elektroner med et bestemt spin passerer igennem dem. For eksempel passerer en elektron med spin up gennem den ene kvanteprik, og en elektron med spin down passerer gennem den anden kvanteprik eller omvendt. Hvis begge kvanteprikker er indstillet til kun at passere de samme spins, reduceres de elektriske strømme i begge kvanteprikker, selvom en individuel elektron godt kan passere gennem en enkelt kvanteprik."
Andrew Baumgartner konkluderer, "Med denne metode kunne vi for første gang opdage sådanne negative korrelationer mellem elektronspin fra en superleder. Vores eksperimenter er det første skridt, men endnu ikke et endegyldigt bevis for sammenfiltrede elektronspin, da vi ikke kan indstille orienteringen af spinfiltrene vilkårligt - men vi arbejder på det."
Journal Reference:
- Arunav Bordoloi, Valentina Zannier, Lucia Sorba, Christian Schönenberger, Andreas Baumgartner. Spin krydskorrelationseksperimenter i en elektronentangler.Natur (2022), DOI: 10.1038 / s41586-022-05436-z
