laboratoire pierre aigrain
électronique et photonique quantiques
 
laboratoire pierre aigrain
 

Lame séparatrice à paires de Cooper à base de nanotubes de carbone


Le 16 février 2010

L’optique quantique a été une importante source d’inspiration pour nombre d’expériences récentes dans des nanocircuits. Un de leurs principaux objectifs est la génération d’états électroniques intriqués dans des systèmes à l’état solide. Il a été suggéré que les supraconducteurs puissent être utilisés comme une source naturelle d’intrication, en raison de l’appariement dans l’état singulet des paires de Cooper. Une brique importante pour l’implémentation d’expériences d’intrication utilisant des supraconducteurs est une lame séparatrice à paires de Cooper qui devrait séparer cet état singulet dans des orbitales électroniques différentes. Le mécanisme principal pour convertir une paire de Cooper en quasiparticules est la réflexion d’Andreev au cours de laquelle une paire d’électrons dans l’état singulet de spin est produite à l’interface entre un supraconducteur et un métal normal. Les réflexions d’Andreev conventionnelles sont locales et ne peuvent pas être directement utilisées pour créer des états bipartites. Beaucoup de propositions théoriques ont été mises en avant depuis dix ans, dans le but de contourner cette difficulté. Il a été suggéré d’utiliser les interactions électroniques, le filtrage en spin ou bien la diffusion anormale dans le graphene dans le but de favoriser la séparation de paires de Cooper via le processus de réflexion d’Andreev croisée. Dans ce travail, le groupe de physique mésoscopique du LPA, en collaboration avec des collègues du SPEC de Saclay, de l’université de Madrid et de celle de Regensburg a utilisé les interactions électroniques et la quantification de taille pour favoriser les processus d’Andreev croisés dans les nanotubes de carbone, apportant pour la première fois la réalisation expérimentale d’une lame séparatrice à paires de Cooper, simultanément avec une équipe de l’université de Bâle. Les dispositifs étudiés sont des doubles boîtes quantiques, que l’on peut considérer comme des molécules artificielles, connectés à une électrode supraconductrice et deux électrodes normales. Grâce à leur caractère réglable, elles permettent de changer in situ la probabilité de réflexion d’Andreev croisée. Ces résultats ouvrent la voie vers la réalisation d’expériences plus sophistiquées inspirées de l’optique quantique avec des états électroniques qui permettraient, entre autres, de caractériser la cohérence des paires de Cooper séparées émises.

Référence : L.G. Herrmann et al. Physical Review Letters 104, 026801 (2010)
Editor’s suggestion

Physics Focus : Viewpoint par N. Mason, Physics 3, 3 (2010).

Contact : Takis Kontos