Pochopení Josephson Junctions: Kvantově mechanický tok proudu v supravodičích

Josephson je jev, který se vyskytuje v supravodivých materiálech, když proud protéká mezi dvěma supravodiči oddělenými tenkou izolační bariérou. Byl objeven Brianem Josephsonem v roce 1962 a od té doby byl rozsáhle studován v oblasti fyziky kondenzovaných látek.……V Josephsonově přechodu proud protéká izolační bariérou kvantově mechanickým způsobem, což znamená, že proud není spojitý, ale spíše sestává z diskrétních kvant neboli "Josephsonových částic." Tyto částice jsou výsledkem tunelování Cooperových párů (párů elektronů s opačným spinem) přes izolační bariéru.……Jednou z klíčových vlastností Josephsonových přechodů je schopnost udržovat konstantní proud v širokém rozsahu napětí. Díky této vlastnosti jsou Josephsonovy spoje užitečné v různých aplikacích, včetně supravodivých kvantových výpočtů a vysoce citlivých senzorů. Obvykle se vyrábějí pomocí technik nanášení tenkých vrstev, jako je naprašování nebo napařování.… Kromě praktických aplikací mají Josephsonovy spoje také zajímavé teoretické vlastnosti. Vykazují například jev známý jako „kvantové fluktuace“, který může vést k vytvoření makroskopických kvantových stavů v křižovatce. Tyto stavy nejsou přítomny v klasických systémech a jsou klíčovým rysem kvantové mechaniky.