Forstå Josephson Junctions: Quantum Mechanical Current Flow i superledere

Josephson er et f
nomen, der opstår i superledende materialer, når en strøm løber mellem to superledere adskilt af en tynd isolerende barriere. Det blev opdaget af Brian Josephson i 1962, og det er siden blevet undersøgt indgående inden for det kondenserede stofs fysik.

I et Josephson-kryds flyder strømmen gennem den isolerende barriere på en kvantemekanisk måde, hvilket betyder, at strømmen ikke er kontinuerlig, men snarere består af diskrete kvanter eller "Josephson-partikler". Disse partikler er resultatet af tunneleringen af Cooper-par (elektronpar med modsat spin) gennem den isolerende barriere.

En af de vigtigste egenskaber ved Josephson-kryds er evnen til at opretholde en konstant strøm over en lang r
kke sp
ndinger. Denne egenskab har gjort Josephson junctions nyttige i en r
kke forskellige applikationer, herunder superledende kvanteberegning og højfølsomme sensorer.

Josephson junctions kan fremstilles ved hj
lp af en r
kke forskellige materialer, herunder niobium, titaniumnitrid og yttriumbariumkobberoxid. De er typisk fremstillet ved hj
lp af tyndfilm-aflejringsteknikker, såsom sputtering eller fordampning. Udover deres praktiske anvendelser har Josephson-kryds også interessante teoretiske egenskaber. For eksempel udviser de et f
nomen kendt som "kvantefluktuationer", som kan føre til dannelsen af makroskopiske kvantetilstande i krydset. Disse tilstande er ikke til stede i klassiske systemer og er et nøgletr
k ved kvantemekanikken.