Fizycy z Uniwersytetu Aalto w Finlandii dokonali przełomu, proponując sposób na kontrolowane rozdzielanie sparowanych elektronów, znanych jako pary Coopera, które są kluczowe dla technologii kwantowych. Te elektrony, tworzące związki w nadprzewodnikach, mogą być teraz rozdzielane na żądanie dzięki zastosowaniu napięć zmiennych w czasie. Odkrycie to otwiera nowe możliwości w budowie kwantowych komputerów wykorzystujących elektrony splątane jako bity kwantowe (qubity).

W nadprzewodnikach, gdy temperatura obniża się do ekstremalnie niskich wartości, elektrony łączą się w pary, zwane parami Coopera, poruszając się bez żadnego oporu. Proces ich rozdzielania, zachowując stan splątania, jest kluczowy dla szeregu zastosowań, w tym dla kwantowych obliczeń. Dotychczas uważano, że proces ten jest zbyt przypadkowy i niekontrolowany, by mógł być praktycznie wykorzystany.

W najnowszych badaniach, opublikowanych w Physical Review B, zespół pod kierownictwem teoretyka Christiana Flindta zaproponował, że dzięki zastosowaniu napięć czasozmiennych do kwantowych kropek umieszczonych po obu stronach paska nadprzewodzącego, możliwe jest precyzyjne kontrolowanie rozdzielenia par Coopera. Każda z kwantowych kropek może w ten sposób gościć jeden z rozdzielonych elektronów, które następnie przekazywane są przez nanoprzewód.

Kluczem do sukcesu jest zastosowanie napięć, które zmieniają się w czasie, co pozwala na dokładne kontrolowanie procesu rozdzielania par Coopera z częstotliwością w zakresie gigaherców. Taka częstotliwość jest porównywalna z cyklami zegara współczesnych komputerów i ma kluczowe znaczenie dla wielu technologii kwantowych. Integracja kilku takich rozdzielaczy może stanowić podstawę dla kwantowego komputera wykorzystującego splątane elektrony.

Eksperymentatorzy są zachęcani do dalszych badań w celu praktycznego zastosowania tej teorii. Fizycy z Aalto widzą również potencjał w integracji ich rozwiązania z większymi kwantowymi obwodami elektronicznymi, co mogłoby przyczynić się do rozwoju przetwarzania informacji kwantowej.

Źródło: Physics World