En optique quantique, générer des paires de photons intriqués et séparés spatialement (par exemple pour la cryptographie quantique) est déjà une réalité. Jusque là, il a, cependant, n'a pas été possible de démontrer une génération et une séparation spatiale analogues de paires d'électrons intriqués dans les solides. Des physiciens de l'Université Leibniz de Hanovre et de la Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) ont maintenant fait un pas décisif dans cette direction. Ils ont démontré pour la première fois l'émission à la demande de paires d'électrons à partir d'une boîte quantique semi-conductrice et vérifié leur séparation ultérieure en deux conducteurs séparés.

Leurs résultats ont été publiés dans le dernier numéro en ligne de la célèbre revue Nature Nanotechnologie .

Un contrôle et une manipulation précis des états de la mécanique quantique pourraient ouvrir la voie à des applications prometteuses telles que les ordinateurs quantiques et la cryptographie quantique. En optique quantique, de telles expériences sont déjà réalisées depuis un certain temps. Cette, par exemple, permet la génération contrôlée de paires d'enchevêtrements, mais des photons séparés spatialement, qui sont d'une importance capitale pour la cryptographie quantique. Une génération analogue et une séparation spatiale des électrons intriqués dans les solides seraient d'une importance fondamentale pour les applications futures, mais n'a pas encore pu être démontré. Les résultats de Hanovre et de Brunswick sont un pas décisif dans cette direction.

En tant que source d'électrons, les physiciens de l'université Leibniz de Hanovre et de la PTB ont utilisé des pompes à un électron à semi-conducteur. Contrôlé par des impulsions de tension, ces dispositifs émettent un nombre défini d'électrons. La pompe à un électron était actionnée de telle manière qu'elle libérait exactement une paire d'électrons par impulsion dans un canal semi-conducteur. Une barrière électronique semi-transparente divise le canal en deux zones électriquement distinctes. Une mesure de corrélation a ensuite enregistré si les paires d'électrons ont traversé la barrière, ou s'ils ont été réfléchis ou divisés par la barrière. On peut montrer que pour des paramètres appropriés, plus de 90 % des paires d'électrons étaient séparées et spatialement séparées par la barrière. Il s'agit d'une étape importante vers la génération et la séparation envisagées de paires d'électrons intriqués dans les composants semi-conducteurs.