Эффект Джозефсона
-
Эффект Джозефсона
- Явление, возникающее при помещении двух сверхпроводников рядом друг с другом с барьером между ними
- Назван в честь Брайана Джозефсона, предсказавшего его в 1962 году
- Пример макроскопического квантового явления
-
Практические применения
- Высокая точность измерений благодаря точной взаимосвязи между напряжением и частотой
- Создание тока, известного как сверхток, без приложения напряжения
- Джозефсоновские переходы используются в квантово-механических схемах
-
История
- Эффект наблюдался до 1962 года, но приписывался «сверхкоротким замыканиям»
- Джозефсон заинтересовался сверхпроводящим туннелированием в 1962 году
- В 1963 году Андерсон и Роуэлл представили первое экспериментальное наблюдение
-
Типы джозефсоновских переходов
- φ-джозефсоновский переход, длинный джозефсоновский переход, сверхпроводящий туннельный переход
- Мост Дайема, СКВИДы, SHeQUIDs, прецизионная метрология, одноэлектронные транзисторы
-
Уравнения Джозефсона
- Эффект можно рассчитать с использованием квантовой механики
- Уравнение Шредингера описывает взаимодействие между сверхпроводниками
- Фаза Джозефсона определяется разностью фаз параметров порядка Гинзбурга-Ландау
-
Уравнения Джозефсона
- Уравнения описывают зависимость тока и фазы Джозефсона от времени.
- Ток пропорционален синусу фазы, а фаза пропорциональна напряжению.
- Критический ток зависит от свойств сверхпроводников и окружающей среды.
-
Эффекты Джозефсона
- Эффект постоянного тока: постоянный ток через изолятор без внешнего поля.
- Эффект переменного тока: ток синусоидальный с амплитудой критического тока и частотой, равной произведению критического тока и напряжения.
- Обратный эффект переменного тока: микроволновое излучение индуцирует квантованные напряжения и токи.
-
Джозефсоновская индуктивность
- Ток и фаза Джозефсона изменяются со временем, что приводит к изменению напряжения.
- Джозефсоновская индуктивность моделирует это поведение.
- Энергия Джозефсона зависит от начального и конечного состояния перехода.
-
Модель RCSJ
- Включает влияние переменного сопротивления реального перехода.
- Ток привода включает ток смещения и нормальный ток.
-
Глубина проникновения Джозефсона
- Характеризует длину проникновения внешнего магнитного поля в переход.
- Зависит от критического тока, толщины электродов и индуктивности.
- Обычно колеблется от нескольких мкм до нескольких мм.