Квантовая интерференция. Сквид

Как известно, магнитный поток через массивное СП кольцо постоянен. Изменить поток можно, если перевести кольцо в нормальное состояние.

Если в СП кольце сделать слабую связь, то кванты магнитного потока смогут проникать в кольцо через такую слабую связь.

Пусть вначале внешний поток F_e = 0.

Если увеличивать F_e, то в СП кольце возникает кольцевой сверхток, создающий собственный магнитный поток –F_e. Следовательно, полный поток через кольцо равен нулю: F = F_e + (–F_e) = 0.

Так как в слабой связи критток подавлен, то при некотором значении внешнего потока кольцевой ток быстро достигнет критического значения I_c.

Например, если кольцевой сверхток достигает критического значения при F_e = 0,5F_о, то в кольцо проникнет один квант магнитного потока F_о (!!! Поток в кольце должен быть кратен целому числу квантов потока).

Теперь вне кольца поток принимает значение 0,5F_о, а в кольце F_о, => в кольце начнет течь обратный сверхток, чтобы скомпенсировать недостаток внешнего потока.

!!! в момент вхождения вихря в кольцо сверхток меняет свое направление.

При дальнейшем росте F_e, кольцевой сверхток будет уменьшаться по мере приближения внешнего потока к значению одного кванта.

При достижении F_e = F_о, кольцевой сверхток станет равным нулю.

При дальнейшем росте внешнего магнитного потока (F_e > F_о), кольцевой сверхток, еще раз поменяв направление, начнет нарастать и компенсировать своим собственным потоком избыток внешнего потока, обеспечивая полный поток через кольцо равным одному кванту.

Когда выполнится условие F_e = 1,5F_о, кольцевой сверхток опять достигнет своего критического значения и в кольцо скачком приникнет еще один квант потока.

Теперь полный поток через кольцо равен 2F_о, и сверхток опять поменяет свое направление для поддержания внешнего потока.

Картина будет периодически повторяться: кольцевой сверхток будет принимать нулевое значение при F_e = nF_о и равняться критическому значению при F_e=(n+0,5)F_о, где n = 0,1,2,3…

Зависимость полного потока в кольце от внешнего потока Ф(Ф_е):

Зависимость кольцевого сверхтока от внешнего потока и I_К(F_е):

Из-за большой крутизны функции I_К(F_е), даже небольшое изменение F_е вызовет значительное изменение I_к, что и позволяет создать сверхчувствительные датчики.

!!! Предельная чувствительность такой системы к изменению магнитного поля может достигать величин порядка 10^-14 Тл. Чувствительность к магнитному потоку составляет ~10^-6 F_о, где F_о» 2·10^-15 Вб.

Если в цепь сверхпроводящего кольца включить симметрично еще один джозефсоновский переход, то будет иметь место квантовая интерференция.

При монотонном изменении полного потока Ф критток будет осциллировать с периодом Ф_о, максимальное значение которого определяется как:

.

График зависимости полного сверхтока от внешнего потока I_m(F_е):

Дата добавления: 2014-01-15