超导电子对在物理上是分隔的但却经过量子羁绊衔接在一起

RIKEN物理学家以为，一种能够别离和重组电子对的仪器设备，或许会供给一种研讨一种不寻常方式的超导电性办法。这种超导状况将包含一种叫做马约拉纳费米子的奇特粒子，这种粒子或许会被证明对开展量子计算机很有用。在传统超导体中，由于电子集合在一同构成“库珀对”，电流在没有电阻的情况下活动。超导体触摸正常导体时，有时会经过穿过正常导体的超导体库珀对在该导体中感应超导电性。现在，科学家现已发明了一种名为约瑟夫森结的设备：

它能够轻松又有用地将这些库珀对从超导体割裂成两个一维正常的导体。曾经，大多数库珀对割裂的研讨，都是使用超导体衔接的零维“量子点”来完结。该设备有两个铝电极，当冷却到仅比绝对零度高出1/20度时，铝电极就会超导，电极由两根半导体纳米线衔接。当电子在纳米线中移动时，该团队能够完成库珀对的有用割裂，而不会被量子点等物体散射。这与以往的研讨构成了鲜明对比，当库珀对在超导电极之间移动时，它们能够粘在一同，沿着单一的纳米线导体移动。

这种效应被称为部分对地道效应，或许它们能够分隔，使每个电子经过不同的纳米线。虽然这两个电子在物理上是分隔的，但它们经过一种称为量子羁绊的效应衔接在一同。经过微调操控电子流的电压，研讨小组保证了超越一半的库珀对在穿过纳米线时割裂，证明了该设备能够按捺部分对隧穿(由于纳米线中的电子-电子相互作用)。抵达另一边后，电子从头组合成库珀对。研讨人员还发现，施加磁场比部分对隧穿更能按捺库珀对割裂。

这些结果标明，该设备可拿来发生所谓的拓扑超导状况，在这种状况下，一个电子和一个空穴的叠加会发生马约拉纳费米子，这是一种特别的粒子，相当于它自己的反粒子。人们对马约拉纳费米子感兴趣，由于能够在某些类型的量子计算机中，用作带着信息的量子“比特”，这种计算机有望拥有比传统技能所能的更大处理才能。研讨人员的下一步研讨是在双纳米线超导结中寻觅马约拉纳费米子的指纹。库珀对割裂(CPS)能够在耦合到超导体的两个正常导体之间发生非局域相关。

双一维电子气中的库珀对割裂是提取很多羁绊电子对的适宜渠道，是规划无磁场马约拉纳费米子的要害成分之一。在这项研讨中，使用门可调弹道InAs双纳米线的约瑟夫森结来研讨库珀对割裂。测量到进入两根纳米线的开关电流显着大于进入各自纳米线的开关电流之和，标明与线内超导比较，线间超导占主导地位。依据其对纳米线中传达通道数目的依靠联系，将观察到的库珀对割裂指定为一维电子与电子的相互作用。

博科园｜研讨/来自：RIKEN

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