JOSEPHSON MAGNÉTIQUE EFFET

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L'effet Josephson prédit en 1962 par le théoricien britannique Brian Josephson est un ingrédient essentiel de la technologie électronique : il quantifie le passage d'un électron à travers une couche mince isolante séparant deux supraconducteurs. Une version magnétique de ce phénomène a été démontrée théoriquement en 2006 par les physiciens Hans Mooji et Yuli V. Nazarov de l'université de Delft aux Pays-Bas. Connue sous le nom de « glissement de phase cohérent », elle vient d'être observée par l'équipe du professeur Oleg V. Astafiev de l'Institut de recherches en physique et chimie d'Ibaraki au Japon. Il s'agit dans ce cas du passage d'un flux magnétique à travers une couche supraconductrice. Le caractère d'« isolant magnétique » d'un matériau supraconducteur est connu sous le nom d'effet Meissner : le flux magnétique est expulsé d'un échantillon supraconducteur, et cela l'amène par exemple à léviter au-dessus d'un aimant. Au contraire, le vide est un conducteur parfait magnétique ; une fructueuse analogie existe donc entre la jonction Josephson (supraconducteur-isolant-supraconducteur) pour le passage d'une charge électrique et le montage (vide-supraconducteur-vide) pour la transmission d'un flux magnétique, qu'on peut analyser de la même façon comme un effet tunnel quantique de traversée d'une barrière de potentiel infranchissable classiquement. L'expérience de l'équipe d'Ibaraki utilise un circuit quantique appelé qubit de Mooji-Harmans, constitué d'un anneau supraconducteur qui se rétrécit en un endroit pour devenir un nanofil très fin. Astafiev et ses collaborateurs ont mis en évidence l'existence d'une interaction magnétique entre l'intérieur et l'extérieur de l'anneau malgré la persistance de l'état supraconducteur du matériau, ce qui prouve la présence du glissement de phase cohérent. Cette découverte pourrait avoir des applications à l'informatique quantique.

—  Bernard PIRE

Écrit par :

  • : directeur de recherche au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

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Pour citer l’article

Bernard PIRE, « JOSEPHSON MAGNÉTIQUE EFFET », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 14 juin 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-josephson-magnetique/