Запутанность — это основа многих квантовых технологий, позволяющая устанавливать корреляции между состояниями разнесённых объектов. Естественным источником запутанных частиц является сверхпроводник, чьи куперовские пары состоят из запутанных электронов. Эти спаренные электроны могут сохранять свою запутанность при пространственном разделении. Однако исследователи хотят создать устройства, использующие запутанные частицы, отличные от электронов, а именно — микроволновые фотоны.
Теперь Джанлука Растелли из Национального института оптики в Италии и его коллеги предсказали способ сделать именно это — создать запутанные микроволновые фотоны из куперовских пар [1]. Этот прогресс может позволить исследователям создавать наноустройства, которые интегрируют низкотемпературные электронные компоненты — такие как сверхпроводящие контакты — с квантовыми микроволново-фотонными системами.
Принцип работы устройства для создания микроволновых фотонов
Устройство для создания микроволновых фотонов основано на квантовых точках — островках полупроводника, встроенных в проводящий материал. Устройство состоит из сверхпроводящего материала, расположенного между двумя двойными квантовыми точками (два набора по две квантовые точки, электрически и физически соединённые).
При определённых условиях куперовская пара из сверхпроводника взаимодействует с этими квантовыми точками и разделяется пополам: один электрон попадает в одну двойную квантовую точку, а второй — в другую. Затем каждый электрон переходит с высокого энергетического уровня в первой точке на более низкий уровень во второй точке, испуская фотон. Эти два фотона образуют запутанную пару, а квантовые точки можно настроить так, чтобы фотоны имели микроволновые частоты.
Растелли отмечает, что предложенный метод может быть использован не только для генерации запутанных фотонов, но и для проверки запутанности одиночных куперовских пар — сложной задачи, требующей продвинутых измерений переноса заряда. «Пока никому не удалось напрямую наблюдать или подтвердить запутанность в одиночной куперовской паре», — говорит Растелли.
Автор: Katherine Wright
Katherine Wright — заместитель редактора журнала Physics Magazine.
[1] — ссылка на источник.