Een gezamenlijke groep wetenschappers uit Finland, Rusland, China en de VS hebben aangetoond dat temperatuurverschillen kunnen worden gebruikt om elektronenparen in supergeleidende structuren te verstrengelen. De experimentele ontdekking, gepubliceerd in Natuurcommunicatie , belooft krachtige toepassingen in kwantumapparaten, brengt ons een stap dichter bij toepassingen van de tweede kwantumrevolutie.

Het team, onder leiding van professor Pertti Hakonen van de universiteit van Aalto, heeft aangetoond dat het thermo-elektrische effect een nieuwe methode biedt voor het produceren van verstrengelde elektronen in een nieuw apparaat. "Kwantumverstrengeling is de hoeksteen van de nieuwe kwantumtechnologieën. Dit concept, echter, heeft in de loop der jaren veel natuurkundigen in verwarring gebracht, waaronder Albert Einstein die zich veel zorgen maakte over de spookachtige interactie op afstand die het veroorzaakt, " zegt prof. Hakonen.

Bij kwantumcomputers, verstrengeling wordt gebruikt om individuele kwantumsystemen samen te smelten tot één, waardoor hun totale rekencapaciteit exponentieel toeneemt. "Verstrengeling kan ook worden gebruikt in kwantumcryptografie, veilige uitwisseling van informatie over lange afstanden mogelijk te maken, " legt prof. Gordey Lesovik uit, van het Moskouse Instituut voor Natuurkunde en Technologie, die verschillende keren als gasthoogleraar heeft opgetreden aan de Aalto University School of Science. Gezien het belang van verstrengeling voor kwantumtechnologie, het gemakkelijk en beheersbaar kunnen maken van verstrengeling is een belangrijk doel voor onderzoekers.

De onderzoekers ontwierpen een apparaat waarbij een supergeleider was gelaagd met grafeen en metalen elektroden. "Supergeleiding wordt veroorzaakt door verstrengelde elektronenparen die 'cooper-paren' worden genoemd. we laten ze splitsen, waarbij elk elektron vervolgens naar een andere normale metaalelektrode gaat, " legt promovendus Nikita Kirsanov uit, van de Aalto-universiteit. "De resulterende elektronen blijven verstrengeld ondanks dat ze over vrij lange afstanden zijn gescheiden."

Naast de praktische implicaties, het werk is van groot fundamenteel belang. Het experiment heeft aangetoond dat het proces van het splitsen van Cooper-paren werkt als een mechanisme om temperatuurverschillen om te zetten in gecorreleerde elektrische signalen in supergeleidende structuren. Het ontwikkelde experimentele schema kan ook een platform worden voor originele kwantumthermodynamische experimenten.