Демонстрируется отрицательная корреляция между двумя спинами запутанной пары электронов.

Если две частицы запутаны, их свойства также тесно связаны, даже если они находятся далеко друг от друга. Запутанность между двумя электронами образует в сверхпроводнике так называемые куперовские пары. Эти пары ответственны за электрические токи без потерь, в которых запутаны отдельные спины.

Ученые из Швейцарского института нанотехнологий и физического факультета Базельского университета удалили электронные пары из сверхпроводник и пространственно изолировал два электрона на несколько лет. Для этого используются две параллельные квантовые точки, наноэлектронные структуры, пропускающие через каждую только один электрон.

Теперь физики из Базельский университет впервые экспериментально продемонстрировали наличие отрицательной корреляции между двумя спинами запутанной пары электронов из сверхпроводника. В исследовании использовались спиновые фильтры из наномагнитов и квантовые точки.

Позже они использовали крошечные магниты для создания индивидуально регулируемых магнитных полей в каждой из двух квантовых точек, разделяющих электроны куперовской пары. Поскольку спин также определяет магнитный момент электрона, в каждый момент времени допускается только один конкретный тип спина.

Физики смогли измерить, что спин одного электрона направлен вверх, когда спин другого направлен вниз, и наоборот, используя передовую экспериментальную установку.

Руководитель проекта Андреас Баумгартнер сказал: «Таким образом, мы экспериментально доказали отрицательную корреляцию между спинами спаренные электроны".

Первый автор, доктор Арунав Бордолой, сказал: «Мы можем настроить обе квантовые точки так, чтобы через них проходили в основном электроны с определенным спином. Например, электрон со спином вверх проходит через одну квантовую точку, а электрон со спином вниз проходит через другую квантовую точку, или наоборот. Если обе квантовые точки настроены на прохождение только одних и тех же спинов, электрические токи в обеих квантовых точках уменьшаются, даже если отдельный электрон вполне может пройти через одну квантовую точку».

Андреас Баумгартнер заключает, «С помощью этого метода мы впервые смогли обнаружить такие отрицательные корреляции между электронными спинами сверхпроводника. Наши эксперименты — это первый шаг, но еще не окончательное доказательство запутанных электронных спинов, поскольку мы не можем произвольно устанавливать ориентацию спиновых фильтров — но мы над этим работаем».

Справочник журнала:

1. Арунав Бордолой, Валентина Заньер, Лючия Сорба, Кристиан Шёненбергер, Андреас Баумгартнер. Эксперименты по спиновой кросс-корреляции в электронном запутателе.природа (2022), ДОИ: 10.1038 / s41586-022-05436-г