El efecto Josephson es el paso de pares de electrones a través de una delgada barrera dieléctrica aislante colocada entre dos superconductores. Un par de electrones de cobre atraviesa la capa aislante mediante un efecto de túnel. No hay caída de voltaje mientras la corriente permanece por debajo de un nivel específico, que se conoce como corriente crítica. Bajo tensiones constantes y positivas, se mantienen las corrientes alternas y las corrientes directas del paso de electrones. El efecto fue predicho por la teoría a principios de la década de 1960 por Brian D. Josephson, y se utiliza para tomar medidas de temperaturas muy bajas y en circuitos de unión Josephson que pueden cambiar rápidamente las señales para almacenar datos.
Los electrones atraviesan una película aislante que es microscópicamente delgada. El efecto Josephson se puede controlar aplicando un campo magnético que reduce la fuerza de una supercorriente a través de la barrera. Los campos magnéticos están bloqueados para que no entren al interior de la unión de Josephson por medio de vórtices fraccionados. La intensidad de la corriente aumenta y disminuye en diferentes puntos mientras se intensifica la intensidad del campo, lo que permite controlar el paso y la conmutación de la señal.
Cuando los superconductores están expuestos a corriente continua, los pares de electrones pasan a través de una barrera a medida que se liberan las ondas electromagnéticas, lo que da como resultado la producción de pequeñas cantidades de luz en lugar de calor. El efecto Josephson también se puede aplicar a la electrónica de radio utilizada en condiciones extremadamente frías, porque una unión Josephson puede funcionar como un sensor de oscilación electromagnética. Los circuitos basados en esta unión también pueden almacenar datos y pueden fabricarse en espacios reducidos porque son muy eficientes, por lo que su uso en computadoras es posible.
El efecto Josephson ocurre a temperaturas muy bajas y es más eficiente a temperaturas cercanas a cero grados Kelvin (aproximadamente -460 °: F). Los sistemas que utilizan este efecto se pueden conectar de forma flexible para medir campos magnéticos. También pueden generar bajos niveles de energía como parte de generadores que pueden diseñarse para conmutarse en muchas frecuencias. La forma en que se usa el efecto Josephson depende del conocimiento de un ingeniero de la física cuántica, y se mide mediante el uso de una variedad de fórmulas matemáticas complejas.
Los instrumentos que incorporan uniones Josephson utilizan el efecto Josephson para realizar mediciones dimensionales precisas, amplificar señales electromagnéticas y manejar computadoras rápidas. Una unión de túnel Josephson conmuta las señales más rápido que cualquier otro conmutador semiconductor. Un sistema de este tipo puede funcionar a frecuencias de microondas o de corriente continua, por lo que los superconductores se pueden utilizar en muchas aplicaciones informáticas y de metrología diferentes.