В России найден новый способ генерации квантовой запутанности электронов.

Российский учёный предложил новый способ расщепления электронных пар с помощью интерферометра Боголюбова. Этот прибор позволяет извлекать из сверхпроводника — материала, cпособного переносить электрический ток без сопротивления — пары квантово-запутанных электронов, распространяющихся в разные стороны. Эффект интересен для фундаментальной науки, поскольку позволяет управлять квантовыми состояниями заряженных частиц с помощью небольших вариаций магнитного поля. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в журнале Physical Review B.
Учёный из Института физики твёрдого тела имени Ю. А. Осипьяна РАН (Черноголовка) предложил использовать для разделения куперовских пар интерферометр Боголюбова. Именно в этот прибор помещают сверхпроводник, из которого выходят электронные пары. Интерферометр представляет собой двумерный, то есть абсолютно плоский полупроводниковый кристалл, на который действует сильное магнитное поле. При этом попадающие в интерферометр из сверхпроводника электроны могут «выйти» из прибора через две небольшие «щели», называемые квантовыми сужениями.
Такую структуру можно сравнить с беговой дорожкой, по которой частицы двигаются строго в одном направлении, с той разницей, что это движение имеет волновую природу и на каждом следующем круге электронные волны интерферируют друг с другом. Интерференция представляет собой явление, при котором волны либо усиливают, либо гасят друг друга, в зависимости от того, попадает ли «гребень» одной волны на «гребень» или «впадину» другой.
При этом, меняя силу магнитного поля в интерферометре, можно управлять интерференционной картиной (изменением амплитуды волн) и, соответственно, вероятностями выхода электронов наружу через то или другое сужение. В результате процесс расщепления куперовских пар можно существенно ускорить по сравнению с другими существующими на сегодняшний день подходами, сохранив эффективность на уровне 50%.
«В некотором смысле, в этом интерферометре куперовская пара много раз выходит из сверхпроводника и возвращается обратно, прежде чем оказаться окончательно расщеплённой на два запутанных электрона в противоположных сужениях. Хотя эффективность расщепления получилась пока не самой высокой, сам предложенный принцип может оказаться перспективным для развития, ведь в его основе лежит чисто квантовый подход», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Вадим Храпай, заведующий лабораторией электронной кинетики ИФТТ РАН.
#наука