Inom kvantoptik, att generera intrasslade och rumsligt separerade fotonpar (t.ex. för kvantkryptografi) är redan en realitet. Än så länge, det har, dock, inte varit möjligt att påvisa en analog generering och rumslig separation av intrasslade elektronpar i fasta ämnen. Fysiker från Leibniz University Hannover och från Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) har nu tagit ett avgörande steg i denna riktning. De har för första gången demonstrerat on-demand-emission av elektronpar från en halvledarkvantprick och verifierat deras efterföljande uppdelning i två separata ledare.

Deras resultat har publicerats i det aktuella onlinenumret av den berömda tidskriften Naturens nanoteknik .

En exakt kontroll och manipulation av kvantmekaniska tillstånd skulle kunna bana väg för lovande applikationer som kvantdatorer och kvantkryptografi. Inom kvantoptik, sådana experiment har redan utförts under en tid. Detta, till exempel, tillåter kontrollerad generering av par av intrasslade, men rumsligt separerade fotoner, som är av väsentlig betydelse för kvantkryptografi. En analog generering och rumslig separation av intrasslade elektroner i fasta ämnen skulle vara av grundläggande betydelse för framtida tillämpningar, men kunde inte påvisas ännu. Resultaten från Hannover och Braunschweig är ett avgörande steg i denna riktning.

Som en elektronkälla, fysikerna från Leibniz University Hannover och från PTB använde så kallade halvledar-enelektronpumpar. Styrs av spänningspulser, dessa enheter avger ett definierat antal elektroner. Enkelelektronpumpen drevs på ett sådant sätt att den släppte ut exakt ett elektronpar per puls till en halvledande kanal. En halvtransparent elektronisk barriär delar upp kanalen i två elektriskt distinkta områden. En korrelationsmätning registrerade sedan om elektronparen korsade barriären, eller om de reflekterades eller splittrades av barriären. Det skulle kunna visas att för lämpliga parametrar, mer än 90 % av elektronparen delades och separerades rumsligt av barriären. Detta är ett viktigt steg mot den tänkta genereringen och separationen av intrasslade elektronpar i halvledarkomponenter.