电子利用热的量子纠缠

时间：2022-05-28 15:25:04 来源：

样品的伪彩色电子显微镜图像，绿色层是灰色超导体顶部的石墨烯。蓝色金属电极用于提取纠缠的电子。

量子纠缠是下一代计算和通信技术的关键，阿尔托研究人员现在可以利用温差来产生量子纠缠。

来自芬兰，俄罗斯，中国和美国的科学家联合小组已证明，温差可用于使超导结构中的电子对纠缠。实验发现发表在《自然通讯》上，它有望在量子设备中得到强大的应用，这使我们向第二次量子革命的应用迈进了一步。

由阿尔托大学的Pertti Hakonen教授领导的研究小组表明，热电效应提供了一种在新设备中产生纠缠电子的新方法。量子纠缠是新型量子技术的基石。但是，这一概念多年来困扰着许多物理学家，其中包括阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein），他非常担心它所造成的距离遥远的怪异相互作用。

在量子计算中，纠缠用于将单个量子系统融合为一个，从而成倍地增加了它们的总计算能力。莫斯科物理技术学院的Gordey Lesovik教授解释说：“纠缠也可以用于量子密码术中，从而实现长距离信息的安全交换。”他曾多次担任阿尔托大学（Aalto University School）的客座教授。科学。考虑到纠缠对量子技术的重要性，轻松而可控地产生纠缠的能力是研究人员的重要目标。

研究人员设计了一种器件，其中超导体上铺有石墨烯和金属电极。“超导性是由被称为“库珀对”的电子纠缠对引起的。利用温度差，我们使它们分裂，然后每个电子移动到不同的普通金属电极上。来自阿尔托大学的博士生Nikita Kirsanov解释说。“尽管分离了很长的距离，但产生的电子仍然纠缠在一起。”

除了实际意义外，这项工作还具有重要的根本重要性。实验表明，库珀对分裂过程是将温度差转化为超导结构中相关电信号的一种机制。开发的实验方案也可能成为原始量子热力学实验的平台。

参考：ZB Tan，A。Laitinen，NS Kirsanov，A。Galda，VM Vinokur，M.Haque，A.Savin，DS Golubev，GB Lesovik和PJ Hakonen的“石墨烯库珀对分离器中的热电流”，自然，2021年1月8日，自然通讯.DOI：
10.1038 / s41467-020-20476-7

这项工作是使用OtaNano研究基础设施进行的。OtaNano为芬兰的纳米科学和技术以及量子技术研究提供最先进的工作环境和设备。OtaNano由阿尔托大学和VTT运营，在全球范围内可供学术和商业用户使用。要了解更多信息，请访问他们的网站。这项工作得到了QTF（芬兰教育委员会的资助）的资助。戈迪·莱索维克（Gordey Lesovik）的客座教授资助来自阿尔托大学科学学院，谭振兵的博士后资助来自芬兰科学院。

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