L'efecte Andreev-Coulomb en punts quàntics

Els punts quàntics són estructures a escala nanomètrica en l'interior de les quals els electrons es troben confinats en les tres dimensions espacials. Aquesta característica permet controlar el corrent que passa a través d'un punt quàntic, atorgant-li propietats similars a les d'un transistor. Des del seu descobriment, s'han anat estudiant algunes de les seves característiques, entre les quals destaca el denominat efecte arrossegament de Coulomb. El corrent d'arrossegament es produeix quan dos punts quàntics s'acoblen entre si, però només un d'ells es connecta a una font de corrent elèctric. Sorgeix llavors un corrent d'arrossegament en l'altre punt com a conseqüència de la repulsió coulombiana entre els electrons. Aquest fenomen podria tenir aplicacions pràctiques en ordinadors quàntics o en sensors de càrrega ultrareduïts.

Un equip de científics, entre els quals es troba un investigador de l'IFISC (CSIC, UIB), ha publicat un treball en Physical Review Letters en el qual analitzen quin efecte té el substituir un dels elèctrodes normals per un superconductor. Per a obtenir les característiques del transport d'electrons en aquestes condicions, van realitzar simulacions numèriques usant dos mètodes diferents i així poder determinar quins processos involucrats eren els més rellevants a l'hora de produir el corrent d'arrossegament.

En l'article, titulat Andreev-Coulomb Drag in Coupled Quantum Dots, van demostrar que sota condicions de baixa temperatura i amb un acoblament prou intens, l'efecte d'arrossegament de Coulomb està determinat per processos Andreev, que involucren la conversió d'un electró en un buit alhora que un parell d'electrons es forma dins del superconductor. Aquest nou mecanisme combinat de Andreev-Coulomb pot distingir-se del mecanisme convencional d'arrossegament analitzant els canvis de signe que sofreix la supercorrent generada. Els investigadors van trobar que l'efecte Andreev-Coulomb és observable amb els valors típics dels sistemes que s'estudien actualment en el laboratori, la qual cosa implica una probable detecció experimental en un futur pròxim.

Andreev-Coulomb Drag in Coupled Quantum Dots. S. Mojtaba Tabatabaei, David Sánchez, Alfredo Levy Yeyati, and Rafael Sánchez. Phys. Rev. Lett. 125, 247701 (2020)