Viene dimostrata una correlazione negativa tra i due spin di una coppia di elettroni entangled

Se due particelle sono intrecciate, anche le loro proprietà sono strettamente legate, anche se distanti. In un superconduttore l'intreccio tra due elettroni forma le cosiddette coppie di Cooper. Queste coppie sono responsabili delle correnti elettriche senza perdite in cui sono impigliati i singoli spin.

Scienziati dello Swiss Nanoscience Institute e del Dipartimento di fisica dell'Università di Basilea hanno rimosso coppie di elettroni da un superconduttore e isolò spazialmente i due elettroni per diversi anni. A tale scopo vengono utilizzati due punti quantici paralleli, strutture nanoelettroniche che consentono solo a un elettrone di fluire attraverso ciascuna di esse.

Ora, i fisici del Università di Basilea hanno dimostrato sperimentalmente per la prima volta che esiste una correlazione negativa tra i due spin di una coppia di elettroni intrecciati di un superconduttore. Lo studio ha utilizzato filtri spin costituiti da nanomagneti e punti quantici.

Successivamente, hanno utilizzato minuscoli magneti per generare campi magnetici regolabili individualmente in ciascuno dei due punti quantici che separano gli elettroni della coppia di Cooper. Poiché lo spin determina anche il momento magnetico di un elettrone, è consentito il passaggio di un solo particolare tipo di spin alla volta.

I fisici sono stati in grado di misurare che lo spin di un elettrone punta verso l’alto mentre lo spin dell’altro punta verso il basso, e viceversa, utilizzando un apparato sperimentale all’avanguardia.

Il responsabile del progetto Andreas Baumgartner ha dichiarato: “Abbiamo così dimostrato sperimentalmente una correlazione negativa tra gli spin di elettroni accoppiati. "

Il primo autore, il dottor Arunav Bordoloi, ha detto: “Possiamo regolare entrambi i punti quantici in modo che siano attraversati principalmente da elettroni con un certo spin. Ad esempio, un elettrone con spin verso l'alto passa attraverso un punto quantico e un elettrone con spin verso il basso passa attraverso l'altro punto quantico, o viceversa. Se entrambi i punti quantici fossero impostati per passare solo con gli stessi spin, le correnti elettriche in entrambi i punti quantici sarebbero ridotte, anche se un singolo elettrone potrebbe passare attraverso un singolo punto quantico”.

Andrew Baumgartner conclude, “Con questo metodo, potremmo rilevare per la prima volta tali correlazioni negative tra gli spin degli elettroni di un superconduttore. I nostri esperimenti sono il primo passo, ma non sono ancora una prova definitiva degli spin elettronici entangled, poiché non possiamo impostare arbitrariamente l’orientamento dei filtri di spin, ma ci stiamo lavorando”.

Riferimento della Gazzetta:

1. Arunav Bordoloi, Valentina Zannier, Lucia Sorba, Christian Schönenberger, Andreas Baumgartner. Esperimenti di correlazione incrociata di spin in un entangler di elettroni.Natura (2022), DOI: 10.1038 / s41586-022-05436-z