Physical Review B: В РФ разработан новый метод получения квантовой запутанности электронов

Российский ученый предложил новый метод разделения электронных пар с помощью интерферометра Боголюбова. Этот прибор позволяет извлекать пары квантово-запутанных электронов из сверхпроводника — материала, который может проводить электрический ток без сопротивления.

Исследование этого эффекта представляет интерес для фундаментальной науки, так как позволяет управлять квантовыми состояниями заряженных частиц с помощью небольших изменений магнитного поля. Результаты исследования, финансируемого грантом РНФ, опубликованы в журнале Physical Review B.

В сверхпроводниках электроны существуют в виде связанных куперовских пар. В такой паре частицы имеют два противоположных значения спина, которые обозначаются знаками «+» и «-» , и указывают на направление вращения частицы. Одной из удивительных особенностей куперовской пары является квантовая запутанность, которая означает, что у каждого электрона в паре нет определенного направления вращения.

Тем не менее, если измерить спин одного электрона (например, если он оказывается «+»), то спин второго электрона с вероятностью 100% будет «-» . Об этом сообщает Inscience.news.

Запутанные пары сохраняют эту «квантовую память» друг о друге даже на больших расстояниях, и поэтому они являются важными как для фундаментальной науки, так и для технологии, включая защищенную генерацию секретных ключей в квантовой криптографии.

До сих пор основным способом генерации квантовой запутанности является использование фотонов — частиц света, поскольку для достижения аналогичного эффекта с электронами нет надежного метода. Несмотря на то, что сверхпроводник является естественным хранилищем запутанности, разделение куперовских пар на отдельные электроны в нем оказывается достаточно сложным.

Ученый из черноголовского Института физики твердого тела имени Осипьяна предложил использовать интерферометр Боголюбова для разделения пар Купера. Для этого сверхпроводник помещается в устройство, называемое интерферометром. Интерферометр содержит два квантовых сужения и измеряет прохождение электронов через эти области.

Эта структура напоминает беговую дорожку, в которой частицы движутся только в одном направлении. Однако движение этих электронов волнообразно, и их волны интерферируют друг с другом на каждом витке. Интерференция — это явление, при котором волны могут усиливать или гасить друг друга в зависимости от того, где «гребень» одной волны накладывается на другую.

Изменяя силу магнитного поля в интерферометре, можно контролировать как интерференционную картину, так и вероятность выхода электронов через ту или иную зажатую область. Расщепление куперовских пар в этом методе происходит быстрее, чем в других методах, и эффективность из-за этого остаётся на уровне 50%.

Ранее «ЭкоПравда» сообщала, что в университете Раскина выяснили, что игра на барабанах и пение смягчают симптомы деменции.