Jeśli dwie cząstki są splątane, ich właściwości są również ściśle powiązane, nawet jeśli są daleko od siebie. Splątanie między dwoma elektronami tworzy w nadprzewodniku tak zwane pary Coopera. Te pary odpowiadają za bezstratne prądy elektryczne, w które splątane są poszczególne spiny.
Naukowcy ze Szwajcarskiego Instytutu Nanonauk i Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Bazylei usunęli pary elektronów z nadprzewodnik i przestrzennie izolował dwa elektrony przez kilka lat. W tym celu wykorzystywane są dwie równoległe kropki kwantowe, struktury nanoelektroniczne, które umożliwiają przepływ tylko jednego elektronu przez każdą z nich.
Teraz fizycy z Uniwersytet w Bazylei po raz pierwszy wykazali eksperymentalnie, że istnieje ujemna korelacja między dwoma spinami splątanej pary elektronów z nadprzewodnika. W badaniu wykorzystano filtry spinowe wykonane z nanomagnesów i kropki kwantowe.
Później wykorzystali małe magnesy do wygenerowania indywidualnie regulowanych pól magnetycznych w każdej z dwóch kropek kwantowych, które oddzielają elektrony pary Coopera. Ponieważ spin określa również moment magnetyczny elektronu, w danym momencie dozwolony jest tylko jeden określony rodzaj spinu.
Fizycy byli w stanie zmierzyć, że spin jednego elektronu jest skierowany w górę, podczas gdy spin drugiego skierowany jest w dół i odwrotnie, używając najnowocześniejszej konfiguracji eksperymentalnej.
Lider projektu Andreas Baumgartner powiedział: „W ten sposób eksperymentalnie udowodniliśmy ujemną korelację między spinami sparowane elektrony".
Pierwszy autor, dr Arunav Bordoloi, powiedział: „Możemy ustawić obie kropki kwantowe tak, aby przechodziły przez nie głównie elektrony o określonym spinie. Na przykład elektron ze spinem w górę przechodzi przez jedną kropkę kwantową, a elektron ze spinem w dół przechodzi przez drugą kropkę kwantową lub odwrotnie. Jeśli obie kropki kwantowe są ustawione tak, aby przechodziły tylko te same spiny, prądy elektryczne w obu kropkach kwantowych są zmniejszone, nawet jeśli pojedynczy elektron może równie dobrze przejść przez pojedynczą kropkę kwantową.
Andrzej Baumgartner konkluduje, „Dzięki tej metodzie po raz pierwszy mogliśmy wykryć takie ujemne korelacje między spinami elektronów z nadprzewodnika. Nasze eksperymenty to pierwszy krok, ale jeszcze nie ostateczny dowód na istnienie spinów splątanych elektronów, ponieważ nie możemy arbitralnie ustawić orientacji filtrów spinowych – ale pracujemy nad tym”.
Referencje czasopisma:
- Arunav Bordoloi, Valentina Zannier, Lucia Sorba, Christian Schönenberger, Andreas Baumgartner. Spinowe eksperymenty korelacji krzyżowej w splątaczu elektronów.Natura (2022), DOI: 10.1038 / s41586-022-05436-z
