Dominoeffekter i kvantvärlden: Supraledare gör små signaler stora
Supraledare kan leda ström utan motstånd, och i centrum står Josephson-kontakten – en kvantkomponent som plötsligt kan ”slå om” när den pressas över sin gräns. Genom att koppla ihop många sådana kontakter i nätverk har forskare skapat detektorer där ett enda omslag kan sätta igång en kedjereaktion, ungefär som fallande dominobrickor. Denna kaskadeffekt gör det möjligt att registrera de allra svagaste spåren av ljus, magnetfält eller kvantbrus – och öppnar nya möjligheter för kvantteknologi och grundforskning i fysik. Professor Vladimir Krasnov och doktor Roger Cattaneo från Fysikum har samarbetat med Artemii E. Efimov, Kirill I. Shiianov och Oliver Kieler. Artikeln publicerades nyligen i Nature Communications.
Energifasdiagrammet för en Josephson-övergångsmatris.
Forskare utvecklar en ny typ av kaskadförstärkta supraledande detektorer som använder matriser av Josephson-övergångar – små kvantkomponenter där supraledande strömmar kan tunnla genom en isolerande barriär. När en enskild foton absorberas orsakar kopplingen mellan övergångarna att många av dem växlar i en lavinliknande kedjereaktion. Denna ”dominoeffekt” förstärker signalen avsevärt och minskar bruset, vilket gör det möjligt att registrera även den svagaste mikrovågs- (MW) och terahertzstrålningen (THz). Prototyper som använder både lågtemperaturkopplingar baserade på niob och högtemperaturkopplingar baserade på kopparoxid visar tydliga fördelar jämfört med konventionella detektorer med enkelkoppling. Dessa resultat banar väg för ultrakänsliga bredbandsdetektorer med tillämpningar som sträcker sig från kvantteknik till astrofysiska observationer.
