L’effet Josephson est le passage d’électrons appariés à travers une mince barrière diélectrique isolante placée entre deux supraconducteurs. Une paire d’électrons en cuivre traverse la couche isolante via un effet tunnel. Il n’y a pas de chute de tension tant que le courant reste en dessous d’un niveau spécifique, appelé courant critique. Sous des tensions positives constantes, les courants alternatifs ainsi que les courants continus issus du passage des électrons sont maintenus. L’effet a été prédit par la théorie au début des années 1960 par Brian D. Josephson, et est utilisé pour prendre des mesures de très basses températures et dans des circuits de jonction Josephson qui peuvent rapidement commuter des signaux pour stocker des données.
Les électrons traversent un film isolant microscopiquement mince. L’effet Josephson peut être contrôlé en appliquant un champ magnétique qui réduit la force d’un supercourant à travers la barrière. Les champs magnétiques sont empêchés d’entrer à l’intérieur de la jonction Josephson par des tourbillons fractionnaires. L’intensité du courant augmente et diminue à différents points tandis que l’intensité du champ est intensifiée, ce qui permet de contrôler le passage et la commutation du signal.
Lorsque les supraconducteurs sont exposés à un courant continu, des paires d’électrons traversent une barrière lorsque des ondes électromagnétiques sont libérées, ce qui entraîne la production de petites quantités de lumière au lieu de chaleur. L’effet Josephson peut également être appliqué à l’électronique radio utilisée dans des conditions extrêmement froides, car une jonction Josephson peut fonctionner comme un capteur d’oscillation électromagnétique. Les circuits basés sur cette jonction peuvent également stocker des données et peuvent être fabriqués dans des espaces restreints car ils sont si efficaces que leur utilisation dans les ordinateurs est possible.
L’effet Josephson se produit à des températures très basses et est plus efficace à des températures proches de zéro degré Kelvin (environ -460°:F). Les systèmes qui utilisent cet effet peuvent être connectés de manière lâche pour mesurer les champs magnétiques. Ils peuvent également générer de faibles niveaux de puissance dans le cadre de générateurs pouvant être conçus pour être commutés sur de nombreuses fréquences. La façon dont l’effet Josephson est utilisé dépend des connaissances d’un ingénieur en physique quantique, et il est mesuré à l’aide d’une variété de formules mathématiques complexes.
Les instruments qui incorporent des jonctions Josephson utilisent l’effet Josephson pour effectuer des mesures dimensionnelles précises, amplifient les signaux électromagnétiques et pilotent des ordinateurs rapides. Une jonction tunnel Josephson commute les signaux plus rapidement que tout autre commutateur à semi-conducteur. Un tel système peut fonctionner à des fréquences de courant continu ou de micro-ondes, de sorte que les supraconducteurs peuvent être utilisés dans de nombreuses applications métrologiques et informatiques différentes.