In de kwantumoptica, het genereren van verstrengelde en ruimtelijk gescheiden fotonparen (bijvoorbeeld voor kwantumcryptografie) is al een realiteit. Tot dusver, het heeft, echter, Het was niet mogelijk om een ​​analoge generatie en ruimtelijke scheiding van verstrengelde elektronenparen in vaste stoffen aan te tonen. Natuurkundigen van de Leibniz Universiteit Hannover en van de Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) hebben nu een beslissende stap in deze richting gezet. Ze hebben voor het eerst de on-demand emissie van elektronenparen van een halfgeleider-quantumpunt aangetoond en hun daaropvolgende splitsing in twee afzonderlijke geleiders geverifieerd.

Hun resultaten zijn gepubliceerd in het huidige online nummer van het gerenommeerde tijdschrift Natuur Nanotechnologie .

Een nauwkeurige controle en manipulatie van kwantummechanische toestanden zou de weg kunnen banen voor veelbelovende toepassingen zoals kwantumcomputers en kwantumcryptografie. In de kwantumoptica, dergelijke experimenten worden al geruime tijd uitgevoerd. Dit, bijvoorbeeld, maakt de gecontroleerde generatie van paren van verstrengelde, maar ruimtelijk gescheiden fotonen, die van essentieel belang zijn voor kwantumcryptografie. Een analoge generatie en ruimtelijke scheiding van verstrengelde elektronen in vaste stoffen zou van fundamenteel belang zijn voor toekomstige toepassingen, maar kon nog niet worden aangetoond. De resultaten van Hannover en Braunschweig zijn een beslissende stap in deze richting.

Als elektronenbron de natuurkundigen van de Leibniz Universiteit Hannover en van de PTB gebruikten zogenaamde halfgeleider enkel-elektron pompen. Gecontroleerd door spanningspulsen, deze apparaten zenden een bepaald aantal elektronen uit. De enkel-elektronenpomp werd zo bedreven dat hij per puls precies één elektronenpaar afgaf in een halfgeleidend kanaal. Een semitransparante elektronische barrière verdeelt het kanaal in twee elektrisch verschillende gebieden. Een correlatiemeting registreerde vervolgens of de elektronenparen de barrière passeerden, of dat ze werden weerkaatst of gespleten door de barrière. Het zou kunnen worden aangetoond dat voor geschikte parameters, meer dan 90% van de elektronenparen waren gesplitst en ruimtelijk gescheiden door de barrière. Dit is een belangrijke stap op weg naar de beoogde generatie en scheiding van verstrengelde elektronenparen in halfgeleidercomponenten.