约瑟夫森结

两口水塘，各自平静而满盈，中间隔着一道薄薄的土墙。你大概以为没什么东西能越过这样的屏障——可在量子世界里，水即便不翻过墙，也能从墙里渗过去，这种幽灵般的泄漏叫做隧穿。如果两口塘都是超导体，还会发生更奇怪的事：一股成对电子的电流会完全自发地穿过那道缝隙，没有任何电压在推它。

约瑟夫森结正是这样一种布置：两块超导体被一道薄到库珀对能相干地隧穿过去的屏障隔开，对在穿越时仍保持着共享的量子节奏。布莱恩·约瑟夫森在1962年预言，超导电流会在零电压下穿过这样的缝隙，其大小由两侧量子相位之差决定。若改为加上一个稳定的电压，电流则会以一个纯由该电压决定的频率振荡——这是电压与频率之间一座精确的桥。

它之所以重要，是因为这个结把超导体那抽象的量子相位，变成了你可以测量和操控的东西。它是超导量子干涉仪（SQUID，史上最灵敏的磁探测器）的基础；它定义了国际通用的伏特标准；它还是许多超导量子计算机里最基本的开关。一个常见的误解是把对想象成被电压推过去的——在约瑟夫森效应最招牌的那一面里，它们是在完全没有电压的情况下穿过去的，只由相位差驱动。