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Aug 21, 2023

L'effet diode supraconductrice dans un dispositif basé sur des jonctions Josephson couplées

Article du 23 août 2023 Cet article a été révisé conformément au processus éditorial et aux politiques de Science X. Les éditeurs ont mis en avant les attributs suivants tout en garantissant la qualité du contenu

Article du 23 août 2023

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par Ingrid Fadelli, Phys.org

L’effet de diode dite supraconductrice (SC) est un phénomène non réciproque intéressant, se produisant lorsqu’un matériau est SC dans un sens et résistif dans l’autre. Cet effet a fait l'objet de nombreuses études en physique, car son observation et son contrôle fiable dans différents matériaux pourraient permettre le développement futur de nouveaux circuits intégrés.

Des chercheurs du RIKEN et d'autres instituts au Japon et aux États-Unis ont récemment observé l'effet de diode SC dans un dispositif nouvellement développé composé de deux jonctions Josephson couplées de manière cohérente. Leur article, publié dans Nature Physics, pourrait guider l’ingénierie de technologies prometteuses basées sur des jonctions Josephson couplées.

"Nous avons étudié expérimentalement l'effet Josephson non local, qui est un transport SC caractéristique dans les jonctions Josephson (JJ) couplées de manière cohérente, inspiré par un précédent article théorique publié dans NanoLetters", a déclaré Sadashige Matsuo, l'un des chercheurs qui ont mené l'étude. .org.

"L'étude récente présentée dans Nature Physique est une extension de nos travaux antérieurs sur l'effet Josephson non local. Par conséquent, nous avons utilisé les mêmes méthodes que celles utilisées dans notre article précédent."

Les travaux récents de Matsuo et de son collègue s'appuient sur leurs efforts de recherche antérieurs axés sur le transport SC dans les JJ couplés de manière cohérente. Pour mener leurs expériences, l'équipe a utilisé un dispositif consistant en deux JJ partageant un seul fil SC.

"Lorsque le fil conducteur du SC partagé est étroit, les deux JJ sont couplés de manière cohérente et interagissent l'un avec l'autre", a expliqué Matsuo. "En intégrant un JJ dans la boucle SC et en mesurant l'autre JJ, nous pouvons étudier le transport SC des JJ affectés par les autres JJ via le couplage cohérent."

En modulant la phase des JJ couplés dans leur appareil, Matsuo et ses collègues ont finalement pu produire l'effet de diode SC. Leurs travaux ont ainsi dévoilé une stratégie prometteuse et fiable pour réaliser cet effet dans des dispositifs couplés basés sur des JJ, tout en apportant un éclairage supplémentaire sur la physique qui sous-tend cet effet dans ces dispositifs.

"L'effet de la diode SC lui-même est important car le phénomène sera appliqué au redressement sans dissipation dans les futurs circuits SC", a déclaré Matsuo. "De plus, l'effet de diode SC apparaît lorsque les dispositifs SC n'ont pas de symétries d'inversion temporelle et d'inversion spatiale. Par conséquent, nos résultats suggèrent que le contrôle de phase des JJ couplés peut briser de telles symétries. Cela signifie que les autres phénomènes SC exotiques attendus avec les symétries brisées peuvent être réalisées dans les JJ couplés.

À l’avenir, cet article récent pourrait ouvrir de nouvelles opportunités dans le domaine de l’ingénierie électronique. Les méthodes utilisées pourraient par exemple être appliquées au développement de nouveaux composants électroniques supraconducteurs très performants. Parallèlement, les travaux de Matsuo et de ses collègues pourraient inspirer d’autres équipes de recherche dans le monde à mener des études similaires utilisant des JJ couplés.

"Nous prévoyons maintenant de rechercher des phénomènes SC exotiques autres que l'effet diode SC en contrôlant le couplage cohérent des JJ", a ajouté Matsuo.

Plus d'information: Sadashige Matsuo et al, Effet de diode Josephson dérivé d'un couplage cohérent à courte portée, Nature Physics (2023). DOI : 10.1038/s41567-023-02144-x