Физики впервые воссоздали эффект Джозефсона с помощью ультрахолодных атомов

Учёные из Рейнланд-Пфальцского технического университета (RPTU) в городах Кайзерслаутерн и Ландау впервые осуществили моделирование важного квантового эффекта, используя ультрахолодные атомы вместо традиционных электронных систем. Это позволило впервые наблюдать ранее недоступные для наблюдения процессы, скрытые в структуре обычных материалов.

С применением газа, охлаждённого до экстремально низких температур, был успешно воспроизведён квантовый эффект, который определяет электрическое напряжение. Это подтверждает универсальность законов квантовой электроники и их независимость от типа материала.

Эксперимент проводился с использованием конденсата Бозе-Эйнштейна, который был разделён на две части посредством тонкого оптического барьера, созданного с помощью лазерного излучения. Периодическое перемещение этого барьера позволило создать условия, аналогичные эффекту Джозефсона в сверхпроводниках под воздействием микроволнового излучения.

В результате эксперимента атомная система продемонстрировала «шаги Шапиро» — дискретные уровни напряжения, которые применяются для глобальной калибровки вольта.

Руководитель исследования, профессор Хервиг Отт, отметил: «Тот факт, что этот эффект был обнаружен в совершенно иной физической системе, свидетельствует о его универсальности».

Данная работа представляет собой пример квантового моделирования, позволяющего переносить сложные квантовые эффекты из одной системы в другую для детального их изучения. В перспективе учёные планируют интегрировать несколько подобных систем в комплексные схемы, где носителями тока будут атомы, а не электроны. Это новое направление исследований получило название «атомтроника».

Исследование опубликовано в престижном научном журнале Science.