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运输性质

运输性质

纠缠的电子分裂

14 Oct 2009
Thrills and spills for 库珀对

瑞士和丹麦的物理学家创造了一种可以分离成对纠缠电子的装置。该设备基于超导“Y”结,应该为测试固态量子力学的所谓非局部性铺平道路。

在量子力学理论中,当两个粒子纠缠在一起时,一个粒子的测量可能会影响另一个粒子的状态,无论它们分开多远。这样的局限性似乎与爱因斯坦背道而驰’的相对论,这意味着没有信息可以比光传播得更快。即便如此,到目前为止,使用纠缠的光子对进行的非局部性测试已经证明量子力学是正确的。

但是使用电子进行的非局部性测试–也就是固态的物质–事实证明比较棘手。与光子不同,光子相对容易隔离制造和操纵,而材料中的电子则存在 集体 在一个“Fermi sea”,因此很难隔离定义明确的配对。

在坚实的基础上

“[检查非局部性]对于固体中的电子很重要,因为它们是生活在许多电子环境中的所谓准粒子,” explained Christian SCHö巴塞尔大学的nenberger。“在强相互作用物质背景下的量子现象与真空中光子的现有研究有很大不同。”

SCHönenberger’包括巴塞尔大学和哥本哈根大学在内的S小组已经找到了一种方法,可以使用超导Y结来提取纠缠的电子对,并将其分离。超导体的重要特性是电子可以纠缠存在“Cooper pairs”. Such pairs cannot enter the Y-junction without passing through a barrier. Because of the low probability of passing this barrier, 库珀对 tend to enter the junction one at a time.

下一步是确保对分裂,而不是让两个电子都只沿一个臂传播。他们通过放置一小块半导体来做到这一点– a quantum dot –在每个手臂的末端。一个孤独的电子可以穿过一个量子点,但是两个电子(相互排斥)不可能一次挤过。

非本地相关

研究小组证实,在监视每个臂的电导的同时,通过调节量子点之一的电阻确实可以使纠缠的库珀对分离。当电子源处于超导状态时,“非局部相关”在这些参数之间可以看到,表明缠结对是分开的。但是,当磁场施加到电子源时–破坏其超导和库珀对– the 非局部相关 vanished.

塔基斯·孔托斯(Takis Kontos),在École Normale Supé巴黎的rieure提交了与 体检信 (预印本在arXiv:0909.3243)使用碳纳米管代替超导线,认为库珀对分裂是“向前迈出的重要一步”.

“它为在电子系统中实施更高级的类似于量子光学的实验开辟了道路,” he said. “例如,可以设想相关性实验以及自旋滤波器的使用,以便以非常优雅的方式探测量子纠缠…本文中提出的发现带来了令人兴奋的观点,并且很有可能产生新的激烈的实验和理论活动。”

SCHönenberger told physicsworld.com 他的研究小组和其他研究小组现在正在进行非本地化测试,尤其是使用所谓的贝尔的统计研究’s不等式,它揭示了两个纠缠粒子的行为是否相关。

该研究发表在 性质.

版权©2020年由IOP 出版 Ltd和个人贡献者