Немецкие физики из Университета Кайзерслаутерн-Ландау использовали квантовое моделирование для изучения эффекта Джозефсона — ключевого явления в сверхпроводниках, лежащего в основе квантовых вычислений и высокоточных датчиков (например, для медицинской диагностики мозга).
Вместо традиционных сверхпроводников они применили два конденсата Бозе-Эйнштейна (ультрахолодные атомные газы), разделённые тонким оптическим барьером из лазерного луча. Периодически модулируя барьер, они имитировали воздействие микроволнового излучения на джозефсоновский переход.
В результате в атомной системе были чётко наблюдаемы «ступени Шапиро» — квантованные плато напряжения, которые служат основой для мирового стандарта вольта. Это доказывает универсальность явления. Эксперимент позволил впервые визуализировать микроскопические возбуждения, недоступные для прямого наблюдения в твёрдых телах.
Исследование открывает путь к созданию «атомной электроники», где атомы заменят электроны в схемах, что упростит изучение квантовых волновых эффектов на микроуровне.
Эксперимент проводится в вакуумной камере, где с помощью лазерного охлаждения создаются ультрахолодные атомные облака с температурой 30 нК. На фото: профессор Хервиг Отт и доктор Эрик Бернхарт. Фото: RPTU, Томас Козиел.
Дополнительная информация: Erik Bernhart et al, Observation of Shapiro steps in an ultracold atomic Josephson junction, Science (2025). DOI: 10.1126/science.ads9061
Источник: https://phys.org/news/2025-12-atomic-josephson-contacts-bose-einstein.html