Учёный из Финляндии выступил с докладом, посвященным исследованию динамики Джозефсоновских переходов

25 декабря прошёл совместный семинар научно-учебной лаборатории квантовой наноэлектроники (НУЛ  КНЭ) и департамента электронной инженерии (ДЭИ) МИЭМ. С докладом "Введение в динамику Джозефсоновских переходов" выступил научный сотрудник университета Аалто в Финляндии Дмитрий Сергеевич Голубев.

В докладе доктор Д.С. Голубев рассказал об истории открытия эффекта Джозефсона и об основных типах Джозефсоновских переходов, об их ток-фазовых зависимостях и вольт-амперных характеристиках. Также было рассказано о двухконтактных интерферометрах - сквидах (англ. SQUID = Superconducting QUantum Interference Device) и об их применении как сверхчувствительных детекторов магнитного потока и кубитов - элементов квантового процессора. В частности, было рассказано о трансмоне, одном из типов сверхпроводниковых кубитов, и о неразрушающих квантовых измерениях состояния кубита. Дмитрий Сергеевич завершил свою лекцию рассказом о недавних теоретических и экспериментальных исследованиях, связанных с Джозефсоновскими переходами, в лаборатории университета Аалто, где он работает. Координатором визита выступил проф. А.С. Васенко.

В настоящее время физика Джозефсоновских переходов переживает своё второе рождение и бурный рост в связи с интенсивным развитием квантовых компьютеров. Именно Джозефсоновский переход является кубитом - "транзистором" квантового компьютера. Джозефсоновский переход - это контакт двух сверхпроводников через тонкий изолирующий слой. В 1962 году молодой двадцатидвухлетний аспирант Брайан Джозефсон теоретически предсказал, что через такой контакт в отсутствии напряжения может течь сверхток (ток Куперовских пар). В 1973 Джозефсон получил Нобелевскую премию за это открытие. Для кубитов используют переходы из алюминия. Поверхность алюминиевого электрода окисляют в атмосфере кислорода, что приводит к образованию тонкой плёнки оксида алюминия высокой однородности и качества. Затем кислород откачивают и поверх слоя оксида напыляют другой алюминиевый электрод. Такая технология позволяет создавать множество кубитов с одинаковыми характеристиками. Именно Джозефсоновские переходы на базе алюминия являются наиболее перспективными элементами квантовых компьютеров.

Доклад вызвал интерес у студентов и многочисленные вопросы. Многие из присутствовавших студентов занимаются физикой Джозефсоновских переходов в НУЛ КНЭ. Для них мы выкладываем файл доклада Дмитрия Сергеевича Голубева. 

Josephson (PDF, 14.22 Мб) 

Дополнительная литература для чтения: К.К. Лихарев, "Введение в динамику Джозефсоновских переходов", Москва "Наука" 1985.