Araştırmacılar, süperiletkenlerde bulunan dolanık elektron çiftlerinden (Cooper çiftleri) yararlanarak dolanık mikrodalga fotonları üretebilecek bir yöntem ortaya koydu. Dolanıklık, hiçbir doğrudan etkileşim olmasa da iki parçacığın kuantum durumlarını birbirine sıkı sıkıya bağlayan ve pek çok kuantum teknolojisinin temelini oluşturan bir olgu.
Süperiletkenler, yapılarında zaten Cooper çiftleri bulundurduğu için dolanık parçacıkların doğal bir kaynağı sayılıyor. Birbirlerine bağlı bu elektron çiftleri, uzamsal olarak ayrılmaları durumunda bile kuantum bağlarını sürdürebiliyor. Bilim insanları, elektronik dünyasının ötesine geçerek dolanık mikrodalga fotonları kullanacak aygıtlar geliştirmeyi hedefliyor.
Gianluca Rastelli ve çalışma arkadaşları, Cooper çiftlerinden dolanık mikrodalga fotonları üretmenin mümkün olduğunu göstererek bu hedefe doğru kritik bir adım atmış durumda. Bu ilerleme, düşük sıcaklıklarda çalışan süperiletken bağlantılar ile kuantum mikrodalga-fotonik sistemleri bir araya getiren nanocihazların önünü açabilir.
Mikrodalga Fotonlarının Dolanık Çiftleri
Önerilen mikrodalga-foton üreteci, iletken bir ortam içine gömülü yarı iletken adacıklar olan kuantum noktalarına dayanmaktadır. Cihaz, elektriksel ve fiziksel olarak birbirine bağlı iki çift kuantum noktasından oluşan iki çift kuantum noktası arasına yerleştirilmiş bir süperiletken malzemeden oluşur.
Optimum koşullar altında, süperiletkenden gelen bir Cooper çifti kuantum noktalarıyla etkileşime girer ve ikiye ayrılır; bir elektron bir çift kuantum noktasına, diğeri ise ikinci noktaya girer. Varışta, her elektron ilk noktadaki daha yüksek enerji seviyesinden ikinci noktadaki daha düşük seviyeye geçer ve bir foton yayar. Bu iki foton dolanık bir çift oluşturur ve kuantum noktaları mikrodalga frekanslarında foton yayacak şekilde ayarlanabilir.
Rastelli, önerilen yaklaşımın dolanık fotonlar üretmenin yanı sıra, karmaşık bir girişim olan ve sofistike yük taşıma ölçümleri gerektiren tek Cooper çifti dolanıklığının doğrulanmasını kolaylaştırabileceğini belirtiyor. “Bugüne kadar, hiç kimse tek bir Cooper çiftinde dolanıklığı doğrudan gözlemleyemedi veya doğrulayamadı” diyor Rastelli.
Kaynak: physics.aps.org/articles/v18/s70
