조셉슨 접합 이해: 초전도체의 양자 기계적 전류 흐름

조셉슨은 얇은 절연 장벽으로 분리된 두 개의 초전도체 사이에 전류가 흐를 때 초전도 물질에서 발생하는 현상입니다. 1962년 브라이언 조셉슨(Brian Josephson)이 발견한 이후 응집물질 물리학 분야에서 광범위하게 연구되어 왔습니다.

조셉슨 접합에서 전류는 양자역학적 방식으로 절연 장벽을 통해 흐릅니다. 오히려 이산 양자 또는 "조셉슨 입자"로 구성됩니다. 이러한 입자는 절연 장벽을 통한 쿠퍼 쌍(반대 스핀을 갖는 전자 쌍)의 터널링 결과입니다. Josephson 접합의 주요 특성 중 하나는 광범위한 전압에 걸쳐 일정한 전류를 유지하는 능력입니다. 이러한 특성으로 인해 조셉슨 접합은 초전도 양자 컴퓨팅 및 고감도 센서를 비롯한 다양한 응용 분야에서 유용하게 사용되었습니다. 그들은 일반적으로 스퍼터링이나 증발과 같은 박막 증착 기술을 사용하여 제조됩니다.

실제 적용 외에도 Josephson 접합은 흥미로운 이론적 특성을 가지고 있습니다. 예를 들어, 접합부에서 거시적인 양자 상태가 형성될 수 있는 "양자 변동"이라는 현상을 나타냅니다. 이러한 상태는 고전 시스템에는 존재하지 않으며 양자 역학의 주요 특징입니다.