約瑟夫森效應 （英語：Josephson effect ）是一種橫跨約瑟夫森接面 的超電流 [a] 超導體 組成，而這個微弱連結的組成结构可以是一个薄的絕緣層（稱為超導體–絕緣體–超導體接面 S-I-S ），一小段非超導金屬（簡稱S-N-S ），或者是可弱化接觸點超導性的狭窄部分（簡稱S-s-S ）。
約瑟夫森效應是巨觀量子效應 布赖恩·约瑟夫森 命名，這位物理學家在1962年提出了弱連結上的電流與電壓關係式[1] [2] [3] super-shorts ）或者是絕緣層的破损導致超導體之間電子的傳遞。第一篇宣稱發現約瑟夫森效應的實驗論文是由菲利普·安德森 和約翰·羅威爾所發表[4]
在約瑟夫森的預測之前，人們僅知道非超導狀態的電子可以藉由量子穿隧效應 流過絕緣層。約瑟夫森首次預測了超導狀態下庫柏對 的穿隧現象，也因此獲得了1973年诺贝尔物理学奖 [5] 量子線路 當中有許多重要的應用，例如超導量子干涉儀 （SQUIDs ）、超導量子計算 快速單磁通量子 RSFQ ）數位電子設備等。美國國家標準技術研究所 對於1伏特 的標準是由19,000個串連的約瑟夫森接面陣列 [6]
特性 每一个约瑟夫森结都具有一个临界电流（电流大小与图中蓝绿色部分的宽度和电子能带 结构等有关）。如果流过约瑟夫森结的电流小于这个临界电流，则约瑟夫森结上无电压降。电流稍大于临界值，就会发生多重安德烈夫反射 。电流大到使结两边电压差超过图中超导体 的带隙 时，电流-电压关系就变得线性，多重安德烈夫反射消失。
應用 約瑟夫森接面有許多種類，例如pi型約瑟夫森接面 varphi型約瑟夫森接面 長型約瑟夫森接面 超導穿隧接面 薄膜 變體，其弱連結由數微米 尺度的超導導線所組成[7] [8] 約瑟夫森接面數
约瑟夫森效应也可用于精确测量基本电荷 ，並以约瑟夫逊常数和冯克利青常数作表示。這二個常數與量子霍尔效应 相關。
RSFQ 磁通量量子 1 2 e h {\displaystyle \scriptstyle {\frac {1}{2e}}h}
參見
註釋
参考文献 腳註 ^ Josephson, B. D. Possible new effects in superconductive tunnelling. Physics Letters. 1962, 1 (7): 251. doi:10.1016/0031-9163(62)91369-0 . ^ Josephson, B. D. The discovery of tunnelling supercurrents. Rev. Mod. Phys. 1974, 46 (2): 251–254. Bibcode:1974RvMP...46..251J . doi:10.1103/RevModPhys.46.251 . ^ Josephson, Brian D. (PDF) . 1973-12-12 [2013-02-02 ] . （原始内容 (PDF) 存档于2017-08-09）. ^ Anderson, P W; Rowell, J M. Probable Observation of the Josephson Tunnel Effect. Phys. Rev. Letters. 1963, 10 : 230. Bibcode:1963PhRvL..10..230A . doi:10.1103/PhysRevLett.10.230 . ^ . [11-8-18] . （原始内容存档于2018-06-18）. ^ Steven Strogatz. Sync: The Emerging Science of Spontaneous Order. Hyperion. 2003. ^ Anderson, P. W.; Dayem, A. H. Radio-frequency effects in superconducting thin film bridges. Physical Review Letters. 1964, 13 (6): 195. doi:10.1103/PhysRevLett.13.195 . ^ Dawe, Richard. . 1998-10-28 [2011-04-21 ] . （原始内容 (website) 存档于2011-07-27）. ^ . International Bureau of Weights and Measures (BIPM). [2015-06-22 ] . （原始内容存档于2014-10-07）. ^ . BIPM . 2007-02-20 [2015-06-22 ] . （原始内容存档于2021-03-18）. ^ Fulton, T.A.; et al. Observation of Combined Josephson and Charging Effects in Small Tunnel Junction Circuits. Physical Review Letters. 1989, 63 (12): 1307–1310. Bibcode:1989PhRvL..63.1307F . PMID 10040529 . doi:10.1103/PhysRevLett.63.1307 . 書目 B. D. Josephson. The discovery of tunnelling supercurrents. Rev. Mod. Phys. 1974, 46 (2): 251–254. Pablo Jalliro-Herrero; et al. Quantum supercurrent transistors in carbon nanotubes. Nature. 2006, 439 : 953–956.
约瑟夫森效应, 約瑟夫森效應, 英語, josephson, effect, 是一種橫跨約瑟夫森接面的超電流, 英语, supercurrent, 現象, 約瑟夫森接面由二個互相微弱連接的超導體組成, 而這個微弱連結的組成结构可以是一个薄的絕緣層, 稱為超導體, 絕緣體, 超導體接面, 英语, superconducting, tunnel, junction, 簡稱s, 一小段非超導金屬, 簡稱s, 或者是可弱化接觸點超導性的狭窄部分, 簡稱s, 由美國國家標準技術研究所所研發, 作為標準電壓之約瑟夫森接面陣列晶. 約瑟夫森效應 英語 Josephson effect 是一種橫跨約瑟夫森接面的超電流 英语 supercurrent 現象 a 約瑟夫森接面由二個互相微弱連接的超導體組成 而這個微弱連結的組成结构可以是一个薄的絕緣層 稱為超導體 絕緣體 超導體接面 英语 Superconducting tunnel junction 簡稱S I S 一小段非超導金屬 簡稱S N S 或者是可弱化接觸點超導性的狭窄部分 簡稱S s S 由美國國家標準技術研究所所研發 作為標準電壓之約瑟夫森接面陣列晶片 約瑟夫森效應是巨觀量子效應 英语 macroscopic quantum phenomenon 的一種体现 它以英國物理學家布赖恩 约瑟夫森命名 這位物理學家在1962年提出了弱連結上的電流與電壓關係式 1 2 直流約瑟夫森效應在1962年之前已經在實驗中被發現 3 但是當時被認為是 超短路 super shorts 或者是絕緣層的破损導致超導體之間電子的傳遞 第一篇宣稱發現約瑟夫森效應的實驗論文是由菲利普 安德森和約翰 羅威爾所發表 4 這篇論文的作者們因此获得專利 该專利從未被強制執行 但也從未被挑戰 在約瑟夫森的預測之前 人們僅知道非超導狀態的電子可以藉由量子穿隧效應流過絕緣層 約瑟夫森首次預測了超導狀態下庫柏對的穿隧現象 也因此獲得了1973年诺贝尔物理学奖 5 約瑟夫森接面在量子線路當中有許多重要的應用 例如超導量子干涉儀 SQUIDs 超導量子計算 英语 Superconducting quantum computing 以及快速單磁通量子 英语 Rapid single flux quantum RSFQ 數位電子設備等 美國國家標準技術研究所對於1伏特的標準是由19 000個串連的約瑟夫森接面陣列 英语 Josephson voltage standard 所達成的 6 目录 1 特性 2 應用 3 參見 4 註釋 5 参考文献 5 1 腳註 5 2 書目特性 编辑 约瑟夫森结的示意圖 每一个约瑟夫森结都具有一个临界电流 电流大小与图中蓝绿色部分的宽度和电子能带结构等有关 如果流过约瑟夫森结的电流小于这个临界电流 则约瑟夫森结上无电压降 电流稍大于临界值 就会发生多重安德烈夫反射 电流大到使结两边电压差超过图中超导体的带隙时 电流 电压关系就变得线性 多重安德烈夫反射消失 應用 编辑 約瑟夫森接面的電路符號 約瑟夫森接面有許多種類 例如pi型約瑟夫森接面 英语 pi Josephson junction varphi型約瑟夫森接面 英语 varphi Josephson junction 長型約瑟夫森接面 英语 long Josephson junction 以及超導穿隧接面 英语 Superconducting tunnel junction 等 达依坶橋是一種約瑟夫森接面的薄膜變體 其弱連結由數微米尺度的超導導線所組成 7 8 一個裝置的複雜度可用其約瑟夫森接面數 英语 Josephson junction count 作为基準衡量 約瑟夫森效應有廣泛的應用 例如 超導量子干涉儀 SQUIDs 又稱超导量子干涉装置 是非常敏感的磁强计 這類儀器是藉由約瑟夫森效應運作的 在科学和工程中应用广泛 當進行精确的计量時 约瑟夫森效应提供了一种具有完全再現性的頻率和電壓轉換 由於频率已由铯标准 英语 caesium standard 明确界定 约瑟夫森效应多用於給出1伏特的標準值 即約瑟夫森電壓標準 英语 Josephson voltage standard 然而 國際度量衡局並没有因此調整国际单位制 9 10 单一电子晶体管通常用超导材料製造 从而可利用约瑟夫森效应实现新颖的效果 这种装置称为 超导单电子晶体管 11 约瑟夫森效应也可用于精确测量基本电荷 並以约瑟夫逊常数和冯克利青常数作表示 這二個常數與量子霍尔效应相關 RSFQ 英语 RSFQ 數位電路是基於並聯的約瑟夫森接面 在這個情況 接面開關與一個帶數位資訊的磁通量量子1 2 e h displaystyle scriptstyle frac 1 2e h 的釋放有關 參見 编辑维基共享资源中相关的多媒体资源 约瑟夫森效应 物理主题 电子学主题 约瑟夫森電流 约瑟夫森能量 安德烈夫反射 金兹堡 朗道方程 量子计算机 零點能量註釋 编辑 不施加任何電位差就能無限持续流动的電流 参考文献 编辑腳註 编辑 Josephson B D Possible new effects in superconductive tunnelling Physics Letters 1962 1 7 251 doi 10 1016 0031 9163 62 91369 0 Josephson B D The discovery of tunnelling supercurrents Rev Mod Phys 1974 46 2 251 254 Bibcode 1974RvMP 46 251J doi 10 1103 RevModPhys 46 251 Josephson Brian D The Discovery of Tunneling Supercurrents Nobel Lecture PDF 1973 12 12 2013 02 02 原始内容 PDF 存档于2017 08 09 Anderson P W Rowell J M Probable Observation of the Josephson Tunnel Effect Phys Rev Letters 1963 10 230 Bibcode 1963PhRvL 10 230A doi 10 1103 PhysRevLett 10 230 使用 accessdate 需要含有 url 帮助 The Nobel prize in physics 1973 11 8 18 原始内容存档于2018 06 18 请检查 access date 中的日期值 帮助 Steven Strogatz Sync The Emerging Science of Spontaneous Order Hyperion 2003 Anderson P W Dayem A H Radio frequency effects in superconducting thin film bridges Physical Review Letters 1964 13 6 195 doi 10 1103 PhysRevLett 13 195 Dawe Richard SQUIDs A Technical Report Part 3 SQUIDs 1998 10 28 2011 04 21 原始内容 website 存档于2011 07 27 SI brochure section 2 1 SI base units section 2 1 1 Definitions International Bureau of Weights and Measures BIPM 2015 06 22 原始内容存档于2014 10 07 Practical realization of units for electrical quantities SI brochure Appendix 2 BIPM 2007 02 20 2015 06 22 原始内容存档于2021 03 18 Fulton T A et al Observation of Combined Josephson and Charging Effects in Small Tunnel Junction Circuits Physical Review Letters 1989 63 12 1307 1310 Bibcode 1989PhRvL 63 1307F PMID 10040529 doi 10 1103 PhysRevLett 63 1307 書目 编辑 B D Josephson The discovery of tunnelling supercurrents Rev Mod Phys 1974 46 2 251 254 Pablo Jalliro Herrero et al Quantum supercurrent transistors in carbon nanotubes Nature 2006 439 953 956 引文格式1维护 显式使用等标签 link 取自 https zh wikipedia org w index php title 约瑟夫森效应 amp oldid 72657657, 维基百科，wiki ，书籍，书籍，图书馆，
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