Efeito Josephson

O efeito Josephson é um fenômeno que ocorre quando dois supercondutores são colocados próximos um do outro, com uma barreira ou restrição entre eles. O efeito recebeu esse nome em homenagem ao físico britânico Brian Josephson, que previu em 1962 as relações matemáticas entre a corrente e a tensão através do elo fraco. É um exemplo de fenômeno quântico macroscópico, no qual efeitos da mecânica quântica podem ser observados em escala macroscópica, e não apenas atômica. O efeito Josephson tem aplicações práticas porque estabelece uma relação precisa entre grandezas físicas como tensão e frequência, permitindo medições de alta precisão. O efeito Josephson produz uma corrente, chamada supercorrente, através de um dispositivo conhecido como junção de Josephson (JJ), mesmo quando a tensão através da junção é nula. A corrente pode assumir valores entre os limites determinados pela corrente crítica da junção, conforme a diferença de fase entre os dois supercondutores. Uma junção de Josephson é formada por dois ou mais supercondutores acoplados por um elo fraco. Esse elo pode ser uma fina barreira isolante, formando uma junção supercondutor-isolante-supercondutor ou S-I-S, uma pequena seção de metal não supercondutor, S-N-S, ou uma constrição física que enfraquece a supercondutividade no ponto de contato. Quando o elo é suficientemente fino ou curto, o acoplamento conserva a coerência de fase entre os estados supercondutores dos dois lados, fazendo com que a supercorrente dependa de sua diferença de fase macroscópica. Embora tenha sido previsto e observado inicialmente em supercondutores, o conceito também é aplicado a sistemas formados por duas funções de onda macroscópicas fracamente acopladas. Os efeitos Josephson de corrente contínua e alternada foram observados, por exemplo, em uma junção formada por condensados de Bose-Einstein. As junções de Josephson têm aplicações em circuitos quânticos, entre eles SQUIDs, bits quânticos supercondutores e dispositivos eletrônicos RSFQ. O padrão de...