Якщо дві частинки переплутані, їхні властивості також тісно пов’язані, навіть якщо вони розташовані далеко одна від одної. Заплутування між двома електронами утворює так звані куперівські пари в надпровіднику. Ці пари відповідають за електричні струми без втрат, у яких заплутані окремі спіни.
Вчені зі Швейцарського інституту нанонауки та кафедри фізики Базельського університету видалили електронні пари з надпровідник і просторово ізолював два електрони на кілька років. Для цього використовуються дві паралельні квантові точки, наноелектронні структури, які дозволяють лише одному електрону протікати через кожну з них.
Тепер фізики в Базельський університет вперше експериментально продемонстрували, що існує негативна кореляція між двома спінами заплутаної пари електронів із надпровідника. У дослідженні використовувалися спінові фільтри з наномагнітів і квантові точки.
Пізніше вони використовували крихітні магніти для створення індивідуально регульованих магнітних полів у кожній із двох квантових точок, які розділяють електрони пари Купера. Оскільки спін також визначає магнітний момент електрона, одночасно допускається проходження лише одного конкретного типу спіна.
За допомогою передової експериментальної установки фізики змогли виміряти, що спін одного електрона спрямований вгору, тоді як спин іншого спрямований вниз, і навпаки.
Керівник проекту Андреас Баумгартнер сказав: «Таким чином, ми експериментально довели негативну кореляцію між обертаннями спарені електрони».
Перший автор доктор Арунав Бордолой сказав: «Ми можемо налаштувати обидві квантові точки так, щоб через них проходили переважно електрони з певним спіном. Наприклад, електрон зі спіном вгору проходить через одну квантову точку, а електрон зі спіном вниз проходить через іншу квантову точку, або навпаки. Якщо обидві квантові точки налаштовані на проходження лише однакових обертів, електричні струми в обох квантових точках зменшуються, навіть якщо окремий електрон цілком може пройти через одну квантову точку».
Андреас Баумгартнер робить висновок, «За допомогою цього методу ми могли вперше виявити такі негативні кореляції між спінами електронів надпровідника. Наші експерименти є першим кроком, але ще не остаточним доказом заплутаних електронних спінів, оскільки ми не можемо довільно встановити орієнтацію спінових фільтрів, але ми над цим працюємо».
Довідка з журналу:
- Арунав Бордолой, Валентина Заннір, Лючія Сорба, Крістіан Шененбергер, Андреас Баумгартнер. Експерименти зі спіновою крос-кореляцією в електронному заплутувачі.природа (2022), DOI: 10.1038 / s41586-022-05436-z
