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特性

約瑟夫森結(jié)的示意圖

每一個約瑟夫森結(jié)都具有一個臨界電流（電流大小與圖中藍(lán)綠色部分的寬度和電子能帶結(jié)構(gòu)等有關(guān)）。如果流過約瑟夫森結(jié)的電流小于這個臨界電流，則約瑟夫森結(jié)上無電壓降。電流稍大于臨界值，就會發(fā)生多重安德烈夫反射。電流大到使結(jié)兩邊電壓差超過圖中超導(dǎo)體的帶隙時，電流-電壓關(guān)系就變得線性，多重安德烈夫反射消失。

應(yīng)用

約瑟夫森結(jié)的電路符號

約瑟夫森結(jié)有許多種類，例如pi型約瑟夫森結(jié)（英語：pi Josephson junction）、varphi型約瑟夫森結(jié)（英語：varphi Josephson junction）、長型約瑟夫森結(jié)（英語：long Josephson junction）以及超導(dǎo)隧穿接面（英語：Superconducting tunnel junction）等。達(dá)依坶橋是一種約瑟夫森結(jié)的薄膜變體，其弱連結(jié)由數(shù)微米尺度的超導(dǎo)導(dǎo)線所組成。一個裝置的復(fù)雜度可用其約瑟夫森結(jié)數(shù)（英語：Josephson junction count）作為基準(zhǔn)衡量。約瑟夫森效應(yīng)有廣泛的應(yīng)用，例如：

超導(dǎo)量子干涉儀（SQUIDs），又稱超導(dǎo)量子干涉裝置，是非常敏感的磁強計。這類儀器是借由約瑟夫森效應(yīng)運作的，在科學(xué)和工程中應(yīng)用廣泛。

當(dāng)進(jìn)行精確的計量時，約瑟夫森效應(yīng)提供了一種具有完全再現(xiàn)性的頻率和電壓轉(zhuǎn)換。由于頻率已由銫標(biāo)準(zhǔn)（英語：caesium standard）明確界定，約瑟夫森效應(yīng)多用于給出1伏特的標(biāo)準(zhǔn)值，即約瑟夫森電壓標(biāo)準(zhǔn)（英語：Josephson voltage standard）。然而，國際度量衡局并沒有因此調(diào)整國際單位制。

單一電子晶體管通常用超導(dǎo)材料制造，從而可利用約瑟夫森效應(yīng)實現(xiàn)新穎的效果。這種裝置稱為“超導(dǎo)單電子晶體管”。

約瑟夫森效應(yīng)也可用于精確測量基本電荷，并以約瑟夫遜常數(shù)和馮克利青常數(shù)作表示。這二個常數(shù)與量子霍爾效應(yīng)相關(guān)。

RSFQ（英語：RSFQ）數(shù)字電路是基于并聯(lián)的約瑟夫森結(jié)。在這個情況，接面開關(guān)與一個帶數(shù)字信息的磁通量量子12eh{\displaystyle \scriptstyle {\frac {1}{2e}}h}的釋放有關(guān)。

參見

約瑟夫森電流

約瑟夫森能量

安德烈夫反射

金茲堡－朗道方程

量子計算機

注釋

^不施加任何電勢差就能無限持續(xù)流動的電流。

參考文獻(xiàn)

書目

B. D. Josephson. The discovery of tunnelling supercurrents. Rev. Mod. Phys. 1974, 46 (2): 251–254. 

Pablo Jalliro-Herrero; 等. Quantum supercurrent transistors in carbon nanotubes. Nature. 2006, 439: 953–956. 引文格式1維護(hù)：顯式使用等標(biāo)簽 (link)

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