Впервые показаны управляемая эмиссия и расщепление электронных пар

Генерирование квантовомеханически перепутанных и пространственно разъединенных пар фотонов для применения, например, в квантовой криптографии, уже достаточно давно стало реальностью. Намного труднее оказалось добиться аналогичного результата в твердом теле — получить там перепутанные на расстоянии пары электронов.

Решительный шаг в этом направлении сделали физики ганноверского Университета Лейбница и Национального института естественных и технических наук PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt) в Брауншвейге. Они впервые продемонстрировали целенаправленное испускание полупроводящей квантовой точкой электронных пар с последующим их разделением двумя проводниками. Полученные результаты опубликованы в онлайновом вестнике авторитетного журнала Nature Nanotechnology.

В качестве источника электронов авторы использовали так называемые полупроводящие одноэлектронные насосы. Эти устройства управлялись импульсами напряжения излучая поочередно заданное количество электронов в полупроводящий канал. Полупрозрачный электронный барьер делил это канал на две самостоятельные электронные зоны. Корреляционные измерения показали, что при соблюдении оптимальных условий свыше 90% электронных пар расщепляются и физически разделяются этим барьером.

Полученные немецкими физиками результаты имеют фундаментальное значение для будущих приложений, требующих точного манипулирования квантовомеханическими состояниями, таких как квантовые коммуникации и компьютеры.