Керований розгалужувач пар Купера може відокремлювати заплутані електрони за потреби – Physics World

Заплутані частинки, тобто частинки з квантовими станами, які залишаються корельованими незалежно від відстані між ними, важливі для багатьох квантових технологій. Пристрої, які називаються розгалужувачами пар Купера, в принципі, можуть генерувати такі заплутані частинки, відокремлюючи електрони, які з’єднуються в пари всередині надпровідних матеріалів, але цей процес вважався надто випадковим і неконтрольованим, щоб бути практичним.

Фізики при Університет Аалто у Фінляндії висунули теоретичну пропозицію, яка вказує на те, що ці електронні пари насправді можна розділити за потреби шляхом застосування залежних від часу напруг до квантових точок, розміщених по обидві сторони надпровідної стрічки. Техніка, яка зберігає заплутаний стан розділених електронів, може допомогти в розробці квантових комп’ютерів, які використовують заплутані електрони як квантові біти (кубіти).

Коли звичайний надпровідний матеріал охолоджується до дуже низьких температур, електрони в ньому долають взаємне відштовхування й об’єднуються в пари. Ці так звані пари Купера поширюються через матеріал без будь-якого опору. Сполучені електрони природно переплутані зі спинами, спрямованими в протилежних напрямках. Виділення та розділення цих електронних пар, зберігаючи їхнє заплутування, було б корисним для безлічі програм, включаючи квантові обчислення, але зробити це непросте завдання.

В останній роботі, яка детально в Фізичний огляд В, фізики на чолі з теоретиком Крістіан Фліндт запропонувати новий спосіб роботи розгалужувача пари Купера. Їхня конструкція складається з надпровідної стрічки, яка містить два електроди та з’єднана з двома квантовими точками (нанорозмірними шматочками напівпровідникового матеріалу) по обидві сторони стрічки. Коли до електродів подається напруга, електрони, спарені за Купером, у надпровіднику притягуються до кінчика надпровідної стрічки та роз’єднуються, причому кожна квантова точка вміщує по одному відокремленому електрону. Ці відокремлені електрони потім можуть бути передані через нанодрот.

Залежні від часу напруги

Ключ до налаштування команди полягає в тому, що напруга, прикладена до електрода з одного боку смужки, змінюється в часі так, що рівно дві пари Купера розщеплюються та викидаються під час кожного періодичного коливання. «Поки що в експериментах прикладена напруга залишалася постійною», — пояснює Фліндт. «У нашій пропозиції ми показуємо, як розщеплення пар Купера можна контролювати за допомогою залежних від часу напруг, що подаються на пристрій».

Грунтуючись на своїх розрахунках, Фліндт і його колеги підрахували, що їх парний розгалужувач Купера може розділяти заплутані електрони на частоті в діапазоні гігагерц. Більшість сучасних комп’ютерів працюють із тактами в цьому діапазоні, і для багатьох квантових технологій важливо мати таке ж швидке джерело заплутаних частинок. Дійсно, об’єднання кількох розгалужувачів може допомогти сформувати основу квантового комп’ютера, який працює з використанням заплутаних електронів, каже команда.

Експерименталісти запрошуються «підхопити естафету»

Фізики з Аалто вирішили провести своє дослідження, оскільки зрозуміли, що необхідно контролювати розщеплення куперівських пар. Їх найбільше завдання полягало в тому, щоб з'ясувати, як змінювати напругу в часі так, щоб пари Купера були розділені за потребою. Заглядаючи вперед, вони вважають можливим реалізувати свою пропозицію експериментальним шляхом і сподіваються, що експериментатори «підхоплять естафету».

«Було б також цікаво дослідити, як наш парний розгалужувач Купера на вимогу можна інтегрувати у більшу квантову електронну схему для розробки квантової обробки інформації», — розповідає Фліндт. Світ фізики.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/controllable-cooper-pair-splitter-could-separate-entangled-electrons-on-demand/