2. Эффект Джозефсона

Эффект Джозефсона — это явление протекания сверхтока через очень тонкий слой диэлектрика (или нормального металла), который разделяет два сверхпроводника. Такая структура называется джозефсоновским переходом.

Стационарный эффект Джозефсона

Это протекание постоянного сверхтока ( ) через переход без приложения внешнего напряжения ( ).

• — критический ток перехода, максимальный сверхток, который может пройти.

• — разность фаз волновых функций куперовских пар в двух сверхпроводниках.

• Механизм: Эффект является чисто квантовым и связан с туннелированием куперовских пар через диэлектрический барьер без разрушения их связи.

Нестационарный эффект Джозефсона

Это возникновение переменного тока высокой частоты ( ) при приложении к переходу постоянного напряжения ( ).

• — заряд куперовской пары.

• — постоянная Планка.

• Следствие: При постоянном напряжении в переходе генерируется высокочастотное электромагнитное излучение с частотой , которая прямо пропорциональна напряжению.

Применение

Джозефсоновские переходы являются основой для:

• СКВИД-датчиков (SQUID): Сверхпроводящие квантовые интерференционные устройства, самые чувствительные в мире магнитометры, используемые в медицине (МРТ, МЭГ) и геофизике.

• Квантовой электроники: Высокоскоростные переключатели для суперкомпьютеров и элементная база для создания кубитов в квантовых компьютерах.

• Эталона напряжения: Формула нестационарного эффекта позволяет связать напряжение с частотой и фундаментальными константами, что используется для создания международного эталона напряжения.