什么是超导量子干涉器件或squid ?

量子力学的复杂性是不可否认的，但当我们把电子学纳入其中时，情况会变得更加复杂。这确实给了我们一些有趣的情况，这些情况有这样的含义，我们给他们自己的研究领域。超导量子干涉设备(squid)就是这种情况。

第一个SQUID是在1964年建造的，因为他们的存在是由约瑟夫森在1962年发表的。这一发现被称为约瑟夫森结，是我们squid的关键组成部分。他能够证明，给定通过绝缘材料分离的两个超导体将允许交换电流。这很奇怪，因为本质上绝缘体应该防止这种情况发生。而且确实是直接的。事实证明，量子力学预测，给定一个足够小的绝缘体，就会发生量子隧道效应，把我的电流送到另一边不需要穿过绝缘体．这就是量子力学的古怪世界。这些不太可能的事情的概率有时确实会以意想不到的方式发生(Kraft, Aviv)。

鱿鱼

当我们开始并行组合约瑟夫森结时，我们开发了一个直流电SQUID。在这种设置中，我们的电流平行地面对两个结点，所以电流沿着每条路径分裂以保持电压。这个电流将与“两个超导体之间的相位差”有关，这与它们的量子波函数有关，而量子波函数与磁通量有关。因此，如果我能求出电流，我就能求出通量。这就是为什么他们制作了很棒的磁力计，根据隧道电流计算出给定区域的磁场。通过将SQUID放置在一个已知的磁场中，我可以确定通过该电流通过电路的磁通量，就像以前一样。因此得名squid，因为它们是由具有分裂电流的超导体制成的，由量子效应引起，导致我们的设备中的相变干扰(Kraft, Nave, Aviv)。

有可能开发出只有一个约瑟夫森结的SQUID吗?当然，我们称之为无线电频率SQUID。在这里，我们在电路中有我们的汇合点。通过在这附近放置另一个电路，我们可以获得一个电感，它将为这个新电路波动我们的谐振频率。通过测量这些频率变化，我可以回溯并找到我的SQUID (Aviv)的磁通量。

应用及未来

乌贼在现实世界中有很多用途。首先，磁性系统的结构通常有潜在的模式，因此squid可以用来发现材料变化时的相变。squid在测量临界温度时也很有用，任何超导体在该温度或低于该温度时，都会通过与电流旋转产生的相反力对抗来阻止其他磁力的冲击，这是由迈斯纳效应(Kraft)确定的。

squid甚至可以用于量子计算，特别是生成量子比特。squid运行所需的温度很低，因为我们需要超导体特性，如果温度足够低，量子力学特性就会被大大放大。通过改变通过SQUID的电流方向，我可以改变通量的方向，但在那些过冷的温度下，电流有可能向任何一个方向流动，从而产生状态叠加，从而产生量子位(Hutter)。

但是我们已经暗示了鱿鱼的一个问题，那就是温度。低温条件很难生产，更不用说在合理的操作系统下生产了。如果我们能找到高温squid，那么它们的可用性和用途将会增加。加州大学圣地亚哥分校氧化物纳米电子实验室的一组研究人员开始尝试在已知(但困难的)高温超导体氧化钇钡铜中开发约瑟夫森结。使用氦束，研究人员能够微调所需的纳米级绝缘体，因为氦束就像我们的绝缘体一样(Bardi)。

这些物体复杂吗?就像物理学中的许多主题一样，是的。但它加强了该领域的深度，提供了成长的机会，学习了未知的新事物。鱿鱼只是科学乐趣的一个例子。认真对待。

作品的引用

Aviv, Gal <超导量子干涉装置(SQUIDs) >。Physics.bgu.ac.il．内盖夫本-古里安大学，2008年。2019年4月4日。

巴迪，杰森·苏格拉底。“为未来的电子设备制造廉价的高温squid。”Innovatons-report.com．创新报告，2015年6月23日。2019年4月4日。

Hutter,埃莉诺。“不是魔法…量子。1663。洛斯阿拉莫斯国家实验室，2016年7月21日。2019年4月4日。

亚伦·克拉夫特，克里斯托弗·鲁普雷希特，任友泉。超导量子干涉装置(SQUID)UBC物理502项目(2017年秋季)。

中殿,卡尔。“乌贼磁强计”。http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu．佐治亚州立大学，2019年。2019年4月4日。

©2020 Leonard Kelley