Memahami Persimpangan Josephson: Aliran Arus Mekanik Kuantum dalam Superkonduktor

Josephson adalah fenomena yang terjadi pada material superkonduktor ketika arus mengalir antara dua superkonduktor yang dipisahkan oleh penghalang isolasi tipis. Ia ditemukan oleh Brian Josephson pada tahun 1962, dan sejak itu telah dipelajari secara ekstensif di bidang fisika benda terkondensasi.

Dalam persimpangan Josephson, arus mengalir melalui penghalang isolasi secara mekanika kuantum, yang berarti bahwa arus tidak kontinu tetapi melainkan terdiri dari kuanta diskrit, atau "partikel Josephson". Partikel-partikel ini adalah hasil penerowongan pasangan Cooper (pasangan elektron dengan spin berlawanan) melalui penghalang isolasi.

Salah satu sifat utama sambungan Josephson adalah kemampuan untuk mempertahankan arus konstan pada rentang tegangan yang luas. Properti ini membuat persimpangan Josephson berguna dalam berbagai aplikasi, termasuk komputasi kuantum superkonduktor dan sensor sensitivitas tinggi.

Persimpangan Josephson dapat dibuat menggunakan berbagai bahan, termasuk niobium, titanium nitrida, dan yttrium barium tembaga oksida. Sambungan ini biasanya dibuat menggunakan teknik pengendapan film tipis, seperti sputtering atau evaporasi.

Selain penerapan praktisnya, sambungan Josephson juga memiliki sifat teoretis yang menarik. Misalnya, mereka menunjukkan fenomena yang dikenal sebagai “fluktuasi kuantum”, yang dapat mengarah pada pembentukan keadaan kuantum makroskopis di persimpangan tersebut. Keadaan ini tidak terdapat dalam sistem klasik dan merupakan ciri utama mekanika kuantum.