Kas ir Džozefsona efekts?

Elektroni iziet cauri izolācijas plēvei, kas ir mikroskopiski plāna. Džozefsona efektu var kontrolēt, pielietojot magnētisko lauku, kas samazina virsstrāvas stiprumu pāri barjerai. Magnētiskajiem laukiem iekļūšanu Džozefsona krustojuma iekšpusē bloķē frakcionēti virpuļi. Strāvas stiprums palielinās un samazinās dažādos punktos, kamēr lauka stiprums tiek pastiprināts, ļaujot kontrolēt signāla pāreju un pārslēgšanu.

Kad supravadītāji tiek pakļauti līdzstrāvai, elektronu pāri tiek izlaisti caur barjeru, atbrīvojoties elektromagnētiskajiem viļņiem, kā rezultātā siltuma vietā rodas neliels gaismas daudzums. Džozefsona efektu var pielietot arī radioelektronikai, ko izmanto ārkārtīgi aukstos apstākļos, jo Džozefsona krustojums var darboties kā elektromagnētisko svārstību sensors. Shēmas, kuru pamatā ir šis krustojums, var arī uzglabāt datus, un tās var izgatavot šaurās vietās, jo tās ir tik efektīvas, tāpēc to ir iespējams izmantot datoros.

Džozefsona efekts rodas ļoti zemā temperatūrā, un tas ir visefektīvākais temperatūrā, kas ir tuvu nulles grādiem pēc Kelvina (apmēram -460°:F). Sistēmas, kas izmanto šo efektu, var brīvi savienot, lai izmērītu magnētiskos laukus. Tie var arī radīt zemu jaudas līmeni kā daļu no ģeneratoriem, kurus var konstruēt tā, lai tos varētu pārslēgt daudzās frekvencēs. Džozefsona efekta izmantošana ir atkarīga no inženiera zināšanām kvantu fizikā, un to mēra, izmantojot dažādas sarežģītas matemātiskas formulas.

Instrumenti, kas ietver Džozefsona savienojumus, izmanto Džozefsona efektu, lai veiktu precīzus izmēru mērījumus, pastiprinātu elektromagnētiskos signālus un vadītu ātrus datorus. Džozefsona tuneļa krustojums pārslēdz signālus ātrāk nekā jebkurš cits pusvadītāju slēdzis. Šāda sistēma var darboties ar līdzstrāvu vai mikroviļņu frekvencēm, tāpēc supravadītājus var izmantot daudzos dažādos metroloģijas un skaitļošanas lietojumos.