約瑟夫森接面

約瑟夫森接面是把兩塊超導體用一層極薄的絕緣勢壘隔開的三明治結構。在普通的絕緣體裡沒有電流流過，但在這裡卻發生了一件了不起的事：攜帶超導電流的電子對，能相干地穿隧越過勢壘，於是一股超流在接面兩端電壓為零的情況下流動。布萊恩·約瑟夫森在一九六二年還是研究生時便預言了這一點，並因此獲得諾貝爾獎。

這個接面以一種你幾乎能「看見」的方式表現出量子行為。超流的大小取決於兩塊超導體之間量子相位的差——這是電子對共享的集體波函數的一個屬性。如果你轉而在接面兩端維持一個恆定電壓，那個相位便會一圈圈地旋轉，旋轉速率精確地由電壓和兩個基本常數決定，使該接面發出一股以正比於電壓的頻率振盪的電流。量子力學在這裡把一個電壓變成了一個乾淨、可算的頻率。

這些精確的關係，使約瑟夫森接面成為極其有用的精密儀器。把它們連成迴路，便構成 SQUID——超導量子干涉元件——已知最靈敏的磁強計，能探測到一顆跳動的心臟或一個思考的大腦那微弱的磁場。電壓與頻率的聯繫定義了國際標準伏特，而約瑟夫森接面還充當許多量子電腦中超導量子位元的基本構件。