Kontrollitav Cooperi paarisjagaja võib vajaduse korral eraldada takerdunud elektronid – Physics World

Põimunud osakesed – st need, mille kvantolekud jäävad korrelatsiooniks, sõltumata nendevahelisest kaugusest – on paljude kvanttehnoloogiate jaoks olulised. Seadmed, mida nimetatakse Cooperi paaride jaoturiteks, võivad põhimõtteliselt tekitada selliseid takerdunud osakesi, eraldades ülijuhtivates materjalides paarituvad elektronid, kuid protsessi peeti liiga juhuslikuks ja kontrollimatuks, et sellest oleks praktilist kasu.

Füüsikud kl Aalto Ülikool Soome on nüüd esitanud teoreetilise ettepaneku, mis näitab, et neid elektronpaare saab tegelikult nõudmisel jagada, rakendades ülijuhtiva riba mõlemal küljel asuvatele kvantpunktidele ajast sõltuvat pinget. Tehnika, mis säilitab eraldatud elektronide põimunud oleku, võib aidata arendada kvantarvuteid, mis kasutavad takerdunud elektrone kvantbittidena (kubitidena).

Kui tavapärane ülijuhtiv materjal jahutatakse väga madalale temperatuurile, ületavad selle sees olevad elektronid vastastikuse tõrjumise ja paarituvad. Need niinimetatud Cooperi paarid levivad materjali kaudu ilma igasuguse takistuseta. Paaritatud elektronid on loomulikult takerdunud, spinnid, mis osutavad vastassuundades. Nende elektronpaaride eraldamine ja eraldamine, säilitades samas nende takerdumise, oleks kasulik paljude rakenduste jaoks, sealhulgas kvantarvutite jaoks, kuid see pole lihtne ülesanne.

Viimases töös, mis on üksikasjalikult kirjeldatud Füüsiline ülevaade B., füüsikud eesotsas teoreetikuga Christian Flindt pakkuge välja uus viis Cooperi paarijagaja kasutamiseks. Nende konstruktsioon koosneb ülijuhtivast ribast, mis sisaldab kahte elektroodi ja on ühendatud kahe kvantpunktiga (nanosiseeritud pooljuhtmaterjali tükid) riba mõlemal küljel. Kui elektroodidele rakendatakse pinget, tõmmatakse ülijuhis olevad Cooperi paaritud elektronid ülijuhtiva riba otsa ja eralduvad, kusjuures iga kvantpunkt mahutab korraga ühe eraldatud elektroni. Neid eraldatud elektrone saab seejärel nanojuhtme kaudu edasi anda.

Ajast sõltuvad pinged

Meeskonna seadistamise võti seisneb selles, et riba ühel küljel olevale elektroodile rakendatav pinge varieerub ajas nii, et iga perioodilise võnkumise ajal jaguneb ja väljutatakse täpselt kaks Cooperi paari. "Seniste katsete käigus hoiti rakendatud pinged konstantsena, " selgitab Flindt. "Meie ettepanekus näitame, kuidas Cooperi paaride jagamist saab juhtida seadmele rakendatud ajast sõltuva pingega."

Flindt ja tema kolleegid hindavad oma arvutuste põhjal, et nende Cooperi paaride jaotur suudab eraldada takerdunud elektrone sagedusega, mis jääb gigahertsi vahemikku. Enamik kaasaegseid arvuteid töötab selles vahemikus olevate kellatsüklitega ja paljude kvanttehnoloogiate jaoks on oluline sama kiire takerdunud osakeste allikas. Tõepoolest, mitme jaoturi kombineerimine võib aidata luua aluse kvantarvutile, mis töötab takerdunud elektronide abil, väidab meeskond.

Eksperimentalistid on kutsutud teatepulka üles võtma

Aalto füüsikud otsustasid oma uuringu ette võtta, kuna mõistsid, et Cooperi paaride jagunemist on vaja kontrollida. Nende suurim väljakutse oli välja mõelda, kuidas pingeid ajas muuta nii, et Cooperi paarid oleksid nõudmisel jagatud. Tulevikku vaadates arvavad nad, et nende ettepanek peaks olema võimalik eksperimentaalselt realiseerida ja loodavad, et eksperimentalistid võtavad teatepulga üles.

"Samuti oleks huvitav uurida, kuidas saab meie tellitavat Cooperi paarijaoturit integreerida suuremasse kvantelektroonikalülitusse, et arendada kvantteabe töötlemist," räägib Flindt. Füüsika maailm.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/controllable-cooper-pair-splitter-could-separate-entangled-electrons-on-demand/