Hvis to partikler er sammenfiltret, er egenskapene deres også nært knyttet sammen, selv når de er langt fra hverandre. Sammenfiltringen mellom to elektroner danner såkalte Cooper-par i en superleder. Disse parene er ansvarlige for de tapsfrie elektriske strømmene som de enkelte spinnene er viklet inn i.
Forskere ved det sveitsiske nanovitenskapsinstituttet og universitetet i Basels avdeling for fysikk har fjernet elektronpar fra en superleder og romlig isolerte de to elektronene i flere år. To parallelle kvanteprikker, nanoelektroniske strukturer som bare lar ett elektron strømme gjennom hver enkelt, brukes for å oppnå dette.
Nå, fysikere ved University of Basel har eksperimentelt demonstrert for første gang at det er en negativ korrelasjon mellom de to spinnene til et sammenfiltret elektronpar fra en superleder. Studien brukte spinnfiltre laget av nanomagneter og kvantepunkter.
Senere brukte de bittesmå magneter for å generere individuelt justerbare magnetiske felt i hver av de to kvanteprikkene som skiller Cooper-parets elektroner. Siden spinnet også bestemmer det magnetiske momentet til et elektron, tillates bare én bestemt type spinn om gangen.
Fysikerne var i stand til å måle at spinnet til ett elektron peker oppover når spinnet til det andre peker nedover, og omvendt, ved å bruke et banebrytende eksperimentelt oppsett.
Prosjektleder Andreas Baumgartner sa: "Vi har dermed eksperimentelt bevist en negativ korrelasjon mellom spinnene til sammenkoblede elektroner».
Førsteforfatter Dr. Arunav Bordoloi sa, "Vi kan justere begge kvanteprikkene slik at hovedsakelig elektroner med et visst spinn passerer gjennom dem. For eksempel passerer et elektron med spin up gjennom den ene kvanteprikken, og et elektron med spinn ned passerer gjennom den andre kvanteprikken, eller omvendt. Hvis begge kvanteprikkene er satt til å bare passere de samme spinnene, reduseres de elektriske strømmene i begge kvanteprikkene, selv om et individuelt elektron godt kan passere gjennom en enkelt kvanteprikk."
Andrew Baumgartner konkluderer, "Med denne metoden kunne vi oppdage slike negative korrelasjoner mellom elektronspinn fra en superleder for første gang. Eksperimentene våre er det første trinnet, men ennå ikke et definitivt bevis på sammenfiltrede elektronspinn, siden vi ikke kan stille inn retningen til spinnfiltrene vilkårlig – men vi jobber med det.»
Tidsreferanse:
- Arunav Bordoloi, Valentina Zannier, Lucia Sorba, Christian Schönenberger, Andreas Baumgartner. Spinn krysskorrelasjonseksperimenter i en elektronentangler.Natur (2022), DOI: 10.1038 / s41586-022-05436-z
