Om två partiklar är intrasslade är deras egenskaper också nära förbundna, även när de är långt ifrån varandra. Trasslingen mellan två elektroner bildar så kallade Cooper-par i en supraledare. Dessa par är ansvariga för de förlustfria elektriska strömmarna i vilka de individuella spinnen är intrasslade.
Forskare vid det schweiziska nanovetenskapsinstitutet och universitetet i Basels fysikavdelning har tagit bort elektronpar från en supraledare och spatialt isolerade de två elektronerna i flera år. Två parallella kvantprickar, nanoelektroniska strukturer som bara tillåter en elektron att flöda genom var och en, används för att åstadkomma detta.
Nu, fysiker vid Universitetet i Basel har experimentellt för första gången visat att det finns en negativ korrelation mellan de två spinnen av ett intrasslat elektronpar från en supraledare. I studien användes spinfilter gjorda av nanomagneter och kvantprickar.
Senare använde de små magneter för att generera individuellt justerbara magnetfält i var och en av de två kvantprickarna som skiljer Cooper-parets elektroner åt. Eftersom spinnet också bestämmer det magnetiska momentet för en elektron, tillåts endast en viss typ av spinn åt gången.
Fysikerna kunde mäta att en elektrons spinn pekar uppåt när den andras spinn pekar nedåt, och vice versa, med hjälp av en banbrytande experimentell uppsättning.
Projektledaren Andreas Baumgartner sa: ”Vi har alltså experimentellt bevisat en negativ korrelation mellan snurrarna av parade elektroner. "
Första författaren Dr Arunav Bordoloi sa, ”Vi kan justera båda kvantprickarna så att främst elektroner med ett visst spinn passerar genom dem. Till exempel, en elektron med spin up passerar genom en kvantprick, och en elektron med spin up passerar genom den andra kvantpricken, eller vice versa. Om båda kvantprickarna är inställda på att bara passera samma snurr, reduceras de elektriska strömmarna i båda kvantprickarna, även om en enskild elektron mycket väl kan passera genom en enda kvantprick."
Andrew Baumgartner avslutar, "Med den här metoden kunde vi för första gången upptäcka sådana negativa korrelationer mellan elektronspinn från en supraledare. Våra experiment är det första steget, men ännu inte ett definitivt bevis på intrasslade elektronsnurr, eftersom vi inte kan ställa in orienteringen för spinnfiltren godtyckligt – men vi jobbar på det.”
Tidskriftsreferens:
- Arunav Bordoloi, Valentina Zannier, Lucia Sorba, Christian Schönenberger, Andreas Baumgartner. Snurra korskorrelationsexperiment i en elektronentangler.Natur (2022), DOI: 10.1038 / s41586-022-05436-z
