Квантово запутанными частицами называют такие частицы, которые способны «чувствовать» квантовые состояния друг друга и мгновенно менять его, когда меняется квантовое состояние «партнера». Для получения квантово запутанных электронов Пертти Хаконен из финского университета Аалто, Гордей Лесовик из Института теоретической физики имени Ландау (Черноголовка) и их коллеги решили использовать куперовские пары электронов, которые формируются в сверхпроводниках. Если куперовскую пару разделить, электроны останутся квантово запутанными и их можно будет использовать, например, в квантовых компьютерах.
Разделить куперовскую пару можно просто присоединив обычные металлические провода с каждой стороны сверхпроводника. В этом случае есть вероятность, что запутанные электроны окажутся на разных «выходах». Однако более вероятно, что оба члена пары окажутся в одном проводе. Один из способов повысить вероятность благоприятного варианта «развода» - использовать вместо проводов небольшие фрагменты полупроводников, состоящие из нескольких тысяч атомов, - квантовые точки. Такие точки могут быть точно настроены на определенный уровень энергии электрона, что и позволит их разделить. До сих пор для разделения куперовских пар использовали квантовые точки на основе арсенида иридия или углеродных нанотрубок.
Гордей Лесовик и его коллеги впервые применили для этого квантовые точки на основе графена. Графен позволяет дольше сохранять запутанность электронов куперовской пары благодаря своей двумерной структуре, которая ограничивает возможности для движения электронов.
Ученые пишут, что им удалось добиться разделения около 10% пар электронов, поэтому они намерены улучшать технику эксперимента – путем более точной регулировки энергии квантовых точек. Кроме того, им предстоит проверить, сохраняют ли в действительности разделенные электроны квантовую запутанность. Для этого они намерены измерить спин разделенных электронов, используя контакты из магнитного сплава никеля и железа.