據(jù)最新一期《自然》雜志報(bào)道，瑞士巴塞爾大學(xué)團(tuán)隊(duì)首次通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，來(lái)自超導(dǎo)體的糾纏電子對(duì)的兩個(gè)自旋之間存在負(fù)相關(guān)性，其被認(rèn)為是進(jìn)一步開(kāi)展量子力學(xué)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)研究的重要一步，也是量子計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵組件。

兩個(gè)粒子之間的糾纏是量子物理中難以與日常經(jīng)驗(yàn)相協(xié)調(diào)的現(xiàn)象之一。如果糾纏在一起，即使相隔很遠(yuǎn)，這兩個(gè)粒子的某些性質(zhì)也是緊密相連的，愛(ài)因斯坦將量子糾纏描述為“幽靈般超距作用”。

兩個(gè)電子在它們的自旋中也可以糾纏在一起。在超導(dǎo)體中，電子形成所謂的庫(kù)珀對(duì)，負(fù)責(zé)產(chǎn)生無(wú)損電流，其中各個(gè)自旋相互糾纏。

幾年來(lái)，瑞士納米科學(xué)研究所和巴塞爾大學(xué)的研究人員已經(jīng)能夠從超導(dǎo)體中提取電子對(duì)，并在空間上將兩個(gè)電子分開(kāi)。這是通過(guò)兩個(gè)量子點(diǎn)—平行連接的納米電子結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)量子點(diǎn)只允許單電子通過(guò)。

此次實(shí)驗(yàn)中，研究人員利用了由納米磁鐵和量子點(diǎn)制成的自旋濾光器。使用微小的磁鐵，他們?cè)诜蛛x庫(kù)珀對(duì)電子的兩個(gè)量子點(diǎn)中的每個(gè)量子點(diǎn)中產(chǎn)生了單獨(dú)可調(diào)的磁場(chǎng)。由于自旋還決定了電子的磁矩，因此一次只允許通過(guò)一種特定類(lèi)型的自旋。

他們能夠調(diào)整這兩個(gè)量子點(diǎn)，使主要具有特定自旋的電子通過(guò)它們。例如，一個(gè)自旋向上的電子穿過(guò)一個(gè)量子點(diǎn)，而一個(gè)自旋向下的電子穿過(guò)另一個(gè)量子點(diǎn)，反之亦然。如果將兩個(gè)量子點(diǎn)設(shè)置為只通過(guò)相同的自旋，則兩個(gè)量子點(diǎn)中的電流都會(huì)減少，即使單個(gè)電子很可能通過(guò)單個(gè)量子點(diǎn)也是如此。

使用這種方法，研究人員第一次能夠檢測(cè)到超導(dǎo)體中電子自旋之間的負(fù)相關(guān)性。但這還不是糾纏電子自旋的確鑿證據(jù)，因?yàn)檫€不能任意設(shè)置自旋過(guò)濾器的方向。