约瑟夫森结

约瑟夫森结是把两块超导体用一层极薄的绝缘势垒隔开的三明治结构。在普通的绝缘体里没有电流流过，但在这里却发生了一件了不起的事：携带超导电流的电子对，能相干地隧穿越过势垒，于是一股超流在结两端电压为零的情况下流动。布赖恩·约瑟夫森在一九六二年还是研究生时便预言了这一点，并因此获得诺贝尔奖。

这个结以一种你几乎能「看见」的方式表现出量子行为。超流的大小取决于两块超导体之间量子相位的差——这是电子对共享的集体波函数的一个属性。如果你转而在结两端维持一个恒定电压，那个相位便会一圈圈地旋转，旋转速率精确地由电压和两个基本常数决定，使该结发出一股以正比于电压的频率振荡的电流。量子力学在这里把一个电压变成了一个干净、可算的频率。

这些精确的关系，使约瑟夫森结成为极其有用的精密仪器。把它们连成回路，便构成 SQUID——超导量子干涉器件——已知最灵敏的磁强计，能探测到一颗跳动的心脏或一个思考的大脑那微弱的磁场。电压与频率的联系定义了国际标准伏特，而约瑟夫森结还充当许多量子计算机中超导量子比特的基本构件。