Uma correlação negativa é demonstrada entre os dois spins de um par emaranhado de elétrons

Se duas partículas estão emaranhadas, as suas propriedades também estão intimamente ligadas, mesmo quando distantes. O emaranhamento entre dois elétrons forma os chamados pares de Cooper em um supercondutor. Esses pares são responsáveis ​​pelas correntes elétricas sem perdas nas quais os spins individuais estão emaranhados.

Cientistas do Instituto Suíço de Nanociências e do Departamento de Física da Universidade de Basileia removeram pares de elétrons de um supercondutor e isolou espacialmente os dois elétrons por vários anos. Dois pontos quânticos paralelos, estruturas nanoeletrônicas que permitem apenas que um elétron flua através de cada um, são usados ​​para conseguir isso.

Agora, os físicos da Universidade de Basel demonstraram experimentalmente pela primeira vez que existe uma correlação negativa entre os dois spins de um par emaranhado de elétrons de um supercondutor. O estudo utilizou filtros de spin feitos de nanomagnetos e pontos quânticos.

Mais tarde, eles usaram minúsculos ímãs para gerar campos magnéticos ajustáveis ​​individualmente em cada um dos dois pontos quânticos que separam os elétrons do par de Cooper. Como o spin também determina o momento magnético de um elétron, apenas um tipo específico de spin pode passar por vez.

Os físicos conseguiram medir que o spin de um elétron aponta para cima quando o spin dos outros aponta para baixo, e vice-versa, usando uma configuração experimental de ponta.

O líder do projeto, Andreas Baumgartner, disse: “Provamos assim experimentalmente uma correlação negativa entre os spins de elétrons emparelhados. "

O primeiro autor, Dr. Arunav Bordoloi, disse: “Podemos ajustar ambos os pontos quânticos para que principalmente elétrons com um certo spin passem por eles. Por exemplo, um elétron com spin para cima passa por um ponto quântico, e um elétron com spin para baixo passa por outro ponto quântico, ou vice-versa. Se ambos os pontos quânticos forem configurados para passar apenas pelos mesmos spins, as correntes elétricas em ambos os pontos quânticos serão reduzidas, mesmo que um elétron individual possa passar através de um único ponto quântico.”

Andrew Baumgartner conclui, “Com este método, pudemos detectar pela primeira vez essas correlações negativas entre os spins dos elétrons de um supercondutor. Nossos experimentos são o primeiro passo, mas ainda não são uma prova definitiva dos spins dos elétrons emaranhados, uma vez que não podemos definir arbitrariamente a orientação dos filtros de spin – mas estamos trabalhando nisso.”

Jornal de referência:

1. Arunav Bordoloi, Valentina Zannier, Lucia Sorba, Christian Schönenberger, Andreas Baumgartner. Experimentos de correlação cruzada de spin em um emaranhador de elétrons.Natureza (2022), DOI: 10.1038 / s41586-022-05436-z