Comprensión de las uniones de Josephson: flujo de corriente mecánico cuántico en superconductores

Josephson es un fenómeno que ocurre en materiales superconductores cuando una corriente fluye entre dos superconductores separados por una delgada barrera aislante. Fue descubierto por Brian Josephson en 1962 y desde entonces se ha estudiado extensamente en el campo de la física de la materia condensada. En una unión Josephson, la corriente fluye a través de la barrera aislante de manera mecánica cuántica, lo que significa que la corriente no es continua sino más bien consta de cuantos discretos o "partículas de Josephson". Estas partículas son el resultado de la formación de túneles de pares de Cooper (pares de electrones con espín opuesto) a través de la barrera aislante. Una de las propiedades clave de las uniones de Josephson es la capacidad de mantener una corriente constante en una amplia gama de voltajes. Esta propiedad ha hecho que las uniones Josephson sean útiles en una variedad de aplicaciones, incluida la computación cuántica superconductora y los sensores de alta sensibilidad. Las uniones Josephson se pueden fabricar utilizando una variedad de materiales, incluidos niobio, nitruro de titanio y óxido de itrio, bario y cobre. Por lo general, se fabrican utilizando técnicas de deposición de películas delgadas, como la pulverización catódica o la evaporación. Además de sus aplicaciones prácticas, las uniones Josephson también tienen propiedades teóricas interesantes. Por ejemplo, exhiben un fenómeno conocido como "fluctuaciones cuánticas", que puede conducir a la formación de estados cuánticos macroscópicos en la unión. Estos estados no están presentes en los sistemas clásicos y son una característica clave de la mecánica cuántica.