El efecto Andreev-Coulomb en puntos cuánticos

Los puntos cuánticos son estructuras a escala nanométrica en cuyo interior los electrones se encuentran confinados en las tres dimensiones espaciales. Esta característica permite controlar la corriente que pasa a través de un punto cuántico, otorgándole propiedades similares a las de un transistor. Desde su descubrimiento, se han ido estudiando algunas de sus características, entre las cuales destaca el denominado efecto arrastre de Coulomb. La corriente de arrastre se produce cuando dos puntos cuánticos se acoplan entre sí, pero solo uno de ellos se conecta a una fuente de corriente eléctrica. Surge entonces una corriente de arrastre en el otro punto como consecuencia de la repulsión coulombiana entre los electrones. Este fenómeno podría tener aplicaciones prácticas en ordenadores cuánticos o en sensores de carga ultrarreducidos.

Un equipo de científicos, entre los que se encuentra un investigador IFISC (CSIC, UIB), ha publicado un trabajo en Physical Review Letters en el que analizan qué efecto tiene el sustituir uno de los electrodos normales por uno superconductor. Para obtener las características del transporte de electrones en estas condiciones, realizaron simulaciones numéricas usando dos métodos distintos y así poder determinar qué procesos involucrados eran los más relevantes a la hora de producir la corriente de arrastre.

En el artículo, titulado Andreev-Coulomb Drag in Coupled Quantum Dots, demostraron que bajo condiciones de baja temperatura y con un acoplamiento suficientemente intenso, el efecto de arrastre de Coulomb está determinado por procesos Andreev, que involucran la conversión de un electrón en un hueco a la vez que un par de electrones se forma dentro del superconductor. Este nuevo mecanismo combinado de Andreev-Coulomb puede distinguirse del mecanismo convencional de arrastre analizando los cambios de signo que sufre la supercorriente generada. Los investigadores hallaron que el efecto Andreev-Coulomb es observable con los valores típicos de los sistemas que se estudian actualmente en el laboratorio, lo que implica una probable detección experimental en un futuro cercano.

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