Josephson Kavşaklarını Anlamak: Süper İletkenlerde Kuantum Mekanik Akım Akışı

Josephson, süper iletken malzemelerde, ince bir yalıtım bariyeriyle ayrılan iki süper iletken arasında bir akım aktığında meydana gelen bir olgudur. 1962'de Brian Josephson tarafından keşfedildi ve o zamandan beri yoğun madde fiziği alanında kapsamlı bir şekilde araştırılıyor. Bir Josephson kavşağında akım, yalıtkan bariyerden kuantum mekaniksel bir şekilde akar; bu, akımın sürekli olmadığı, ancak sürekli olmadığı anlamına gelir. daha ziyade ayrık kuantumlardan veya "Josephson parçacıklarından" oluşur. Bu parçacıklar, Cooper çiftlerinin (zıt spinli elektron çiftleri) yalıtım bariyeri boyunca tünellemesinin sonucudur.

Josephson bağlantılarının temel özelliklerinden biri, geniş bir voltaj aralığında sabit bir akımı koruyabilme yeteneğidir. Bu özellik, Josephson bağlantılarını, süper iletken kuantum hesaplama ve yüksek hassasiyetli sensörler de dahil olmak üzere çeşitli uygulamalarda kullanışlı hale getirmiştir.

Josephson bağlantı noktaları, niyobyum, titanyum nitrür ve itriyum baryum bakır oksit dahil olmak üzere çeşitli malzemeler kullanılarak yapılabilir. Tipik olarak püskürtme veya buharlaştırma gibi ince film biriktirme teknikleri kullanılarak üretilirler. Josephson bağlantıları, pratik uygulamalarının yanı sıra ilginç teorik özelliklere de sahiptir. Örneğin, "kuantum dalgalanmaları" olarak bilinen ve kavşakta makroskobik kuantum durumlarının oluşmasına yol açabilen bir olgu sergilerler. Bu durumlar klasik sistemlerde mevcut değildir ve kuantum mekaniğinin önemli bir özelliğidir.