Se demuestra una correlación negativa entre los dos espines de un par de electrones entrelazados.

Si dos partículas están entrelazadas, sus propiedades también están estrechamente relacionadas, incluso cuando están muy separadas. El entrelazamiento entre dos electrones forma los llamados pares de Cooper en un superconductor. Estos pares son responsables de las corrientes eléctricas sin pérdidas en las que se entrelazan los espines individuales.

Científicos del Instituto Suizo de Nanociencia y del Departamento de Física de la Universidad de Basilea han eliminado pares de electrones de un superconductor y aisló espacialmente los dos electrones durante varios años. Para ello se utilizan dos puntos cuánticos paralelos, estructuras nanoelectrónicas que sólo permiten que un electrón fluya a través de cada uno.

Ahora, los físicos del Universidad de Basilea han demostrado experimentalmente por primera vez que existe una correlación negativa entre los dos espines de un par de electrones entrelazados de un superconductor. El estudio utilizó filtros de espín hechos de nanoimanes y puntos cuánticos.

Más tarde, utilizaron pequeños imanes para generar campos magnéticos ajustables individualmente en cada uno de los dos puntos cuánticos que separan el par de electrones de Cooper. Dado que el espín también determina el momento magnético de un electrón, sólo se permite el paso de un tipo particular de espín a la vez.

Los físicos pudieron medir que el espín de un electrón apunta hacia arriba cuando el espín del otro apunta hacia abajo, y viceversa, utilizando una configuración experimental de vanguardia.

El jefe del proyecto, Andreas Baumgartner, afirmó: “De este modo hemos demostrado experimentalmente una correlación negativa entre los espines de electrones emparejados."

El primer autor, el Dr. Arunav Bordoloi, dijo: “Podemos ajustar ambos puntos cuánticos para que a través de ellos pasen principalmente electrones con un determinado espín. Por ejemplo, un electrón con espín hacia arriba pasa a través de un punto cuántico y un electrón con espín hacia abajo pasa a través del otro punto cuántico, o viceversa. Si ambos puntos cuánticos se configuran para que pasen sólo por los mismos espines, las corrientes eléctricas en ambos puntos cuánticos se reducen, incluso aunque un electrón individual bien pueda pasar a través de un solo punto cuántico”.

andreas baumgartner concluye, “Con este método pudimos detectar por primera vez correlaciones tan negativas entre los espines de los electrones de un superconductor. Nuestros experimentos son el primer paso, pero aún no son una prueba definitiva del entrelazamiento de los espines de los electrones, ya que no podemos establecer la orientación de los filtros de espín arbitrariamente, pero estamos trabajando en ello”.

Referencia de la revista:

1. Arunav Bordoloi, Valentina Zannier, Lucia Sorba, Christian Schönenberger, Andreas Baumgartner. Experimentos de correlación cruzada de espines en un enredador de electrones.Naturaleza (2022), DOI: 10.1038 / s41586-022, 05436-z