Če sta dva delca zapletena, sta tudi njuni lastnosti tesno povezani, tudi če sta daleč narazen. Preplet med dvema elektronoma tvori tako imenovane Cooperjeve pare v superprevodniku. Ti pari so odgovorni za električne tokove brez izgub, v katere so zapleteni posamezni vrtljaji.
Znanstveniki na švicarskem inštitutu za nanoznanost in oddelku za fiziko Univerze v Baslu so odstranili elektronske pare iz superprevodnik in prostorsko izolirala dva elektrona za nekaj let. Za dosego tega se uporabljata dve vzporedni kvantni piki, nanoelektronski strukturi, ki omogočata samo en elektron, da teče skozi vsako.
Zdaj pa fiziki na Univerza v Baslu so prvič eksperimentalno dokazali, da obstaja negativna korelacija med obema vrtljajema zapletenega para elektronov iz superprevodnika. Študija je uporabila spin filtre iz nanomagnetov in kvantne pike.
Kasneje so uporabili drobne magnete za ustvarjanje individualno nastavljivih magnetnih polj v vsaki od dveh kvantnih pik, ki ločujeta Cooperjev par elektronov. Ker vrtenje določa tudi magnetni moment elektrona, je naenkrat dovoljena le ena posebna vrsta vrtenja.
Fiziki so lahko z uporabo vrhunske eksperimentalne postavitve izmerili, da je vrtenje enega elektrona usmerjeno navzgor, medtem ko je vrtenje drugega navzdol, in obratno.
Vodja projekta Andreas Baumgartner je dejal, »Tako smo eksperimentalno dokazali negativno korelacijo med vrtljaji seznanjeni elektroni«.
Prvi avtor dr. Arunav Bordoloi je rekel, »Obe kvantni piki lahko prilagodimo tako, da gredo skozi njiju predvsem elektroni z določenim spinom. Na primer, elektron s spinom navzgor gre skozi eno kvantno piko, elektron s spinom navzdol pa skozi drugo kvantno piko ali obratno. Če sta obe kvantni piki nastavljeni tako, da prehajata samo iste vrtljaje, se električni tokovi v obeh kvantnih pikah zmanjšajo, čeprav lahko posamezen elektron preide skozi eno samo kvantno piko.«
Andrej Baumgartner zaključuje, »S to metodo bi lahko prvič zaznali takšne negativne korelacije med vrtljaji elektronov iz superprevodnika. Naši poskusi so prvi korak, vendar še niso dokončen dokaz zapletenih elektronskih vrtljajev, saj ne moremo poljubno nastaviti usmerjenosti spin filtrov – vendar delamo na tem.«
Referenca dnevnika:
- Arunav Bordoloi, Valentina Zannier, Lucia Sorba, Christian Schönenberger, Andreas Baumgartner. Eksperimenti spinske navzkrižne korelacije v zapletalnik elektronov.Narava (2022), DOI: 10.1038 / s41586-022-05436-z
