約瑟夫森接面

兩口水塘，各自平靜而滿盈，中間隔著一道薄薄的土牆。你大概以為沒什麼東西能越過這樣的屏障——可在量子世界裡，水即便不翻過牆，也能從牆裡滲過去，這種幽靈般的洩漏叫做隧穿。如果兩口塘都是超導體，還會發生更奇怪的事：一股成對電子的電流會完全自發地穿過那道縫隙，沒有任何電壓在推它。

約瑟夫森接面正是這樣一種佈置：兩塊超導體被一道薄到庫珀對能相干地隧穿過去的屏障隔開，對在穿越時仍保持著共享的量子節奏。布萊恩·約瑟夫森在1962年預言，超導電流會在零電壓下穿過這樣的縫隙，其大小由兩側量子相位之差決定。若改為加上一個穩定的電壓，電流則會以一個純由該電壓決定的頻率振盪——這是電壓與頻率之間一座精確的橋。

它之所以重要，是因為這個接面把超導體那抽象的量子相位，變成了你可以測量和操控的東西。它是超導量子干涉儀（SQUID，史上最靈敏的磁探測器）的基礎；它定義了國際通用的伏特標準；它還是許多超導量子計算機裡最基本的開關。一個常見的誤解是把對想像成被電壓推過去的——在約瑟夫森效應最招牌的那一面裡，它們是在完全沒有電壓的情況下穿過去的，只由相位差驅動。