Qu'est-ce que l'effet Josephson?
L'effet Josephson est le passage d'électrons appariés à travers une mince barrière diélectrique isolante placée entre deux supraconducteurs. Une paire d'électrons en tonnelier traverse la couche isolante par effet tunnel. Il n'y a pas de chute de tension tant que le courant reste en dessous d'un niveau spécifique, appelé courant critique. Sous des tensions positives constantes, des courants alternatifs ainsi que des courants directs issus du passage des électrons sont maintenus. Brian D. Josephson avait prédit l'effet au début des années 1960. Il est utilisé pour mesurer des températures très basses et des circuits de jonction Josephson capables de commuter rapidement des signaux pour stocker des données.
Les électrons passent à travers un film isolant mince au microscope. L’effet Josephson peut être contrôlé en appliquant un champ magnétique qui réduit la force d’un supercourant à travers la barrière. Les champs magnétiques ne peuvent pénétrer à l'intérieur de la jonction Josephson par des vortex fractionnaires. L'intensité du courant augmente et diminue en différents points tandis que l'intensité du champ s'intensifie, ce qui permet de contrôler le passage du signal et la commutation.
Lorsque les supraconducteurs sont exposés au courant continu, des paires d'électrons traversent une barrière lors de la libération d'ondes électromagnétiques, ce qui entraîne la production de petites quantités de lumière au lieu de chaleur. L'effet Josephson peut également s'appliquer à l'électronique radio utilisée dans des conditions de froid extrême, car une jonction Josephson peut fonctionner comme un capteur d'oscillation électromagnétique. Les circuits basés sur cette jonction peuvent également stocker des données et peuvent être fabriqués dans des espaces restreints du fait de leur efficacité, de sorte qu'une utilisation dans des ordinateurs est possible.
L'effet Josephson se produit à des températures très basses et est plus efficace à des températures proches de zéro degré Kelvin (environ -460 ° F). Les systèmes qui utilisent cet effet peuvent être connectés de manière lâche pour mesurer les champs magnétiques. Ils peuvent également générer de faibles niveaux de puissance dans le cadre de générateurs pouvant être conçus pour être commutés sur plusieurs fréquences. La manière dont l'effet Josephson est utilisé dépend de la connaissance de la physique quantique de l'ingénieur. Elle est mesurée à l'aide de diverses formules mathématiques complexes.
Les instruments intégrant des jonctions Josephson utilisent l'effet Josephson pour effectuer des mesures dimensionnelles précises, amplifier les signaux électromagnétiques et piloter des ordinateurs rapides. Une jonction tunnel Josephson commute les signaux plus rapidement que tout autre commutateur à semi-conducteur. Un tel système peut fonctionner à courant continu ou à des fréquences hyperfréquences. Les supraconducteurs peuvent donc être utilisés dans de nombreuses applications de métrologie et de calcul.