SQUID

thumb|SQUID Un SQUID (de l'anglais Superconducting QUantum Interference Device) est un magnétomètre utilisé pour mesurer des champs magnétiques très faibles. Il est constitué généralement de deux jonctions Josephson montées en parallèle dans une boucle supraconductrice. Le SQUID permet des mesures très précises, avec une sensibilité de l'ordre de 1E-7 emu. Il est possible de faire des mesures en fonction de la température, jusqu'à quelques kelvins seulement. En revanche il n'est pas possible de faire tourner l'échantillon ou le champ magnétique, et les mesures sont très lentes (il faut compter plusieurs heures pour un cycle d'hystérèse complet). Afin de comprendre simplement le fonctionnement d'un SQUID, nous avons besoin de deux résultats : la relation courant-phase dans l'effet Josephson et la relation due à l'effet Aharonov-Bohm. Ici, est le courant critique (maximal) d'une jonction Josephson, est la différence de phase entre les deux supraconducteurs formant une jonction Josephson, est la différence de phase occasionnée par le champ magnétique entre un électron se déplaçant dans le sens horaire versus un électron se déplaçant dans le sens anti-horaire et représente le quanta de flux . Regardons d'abord une simple boucle supraconductrice avec deux jonctions Josephson (voir figure). Nous faisons l'approximation que les jonctions J1 et J2 sont identiques et que s'il n'y a aucun champ magnétique, les deux fonctions d’ondes supraconductrices sont en phase (jonction faible, faible énergie des paires). On impose ensuite que le déphasage total dans la boucle soit un multiple entier de Le courant critique est donc On voit donc que le courant dans la boucle est très sensible au flux la traversant. Le seul problème: comment mesurer ce courant ? Pour ce faire, on doit polariser ("bias") le SQUID avec un courant. Le calcul suivant n'est pas exact mais donne une très bonne idée de la physique derrière le fonctionnement du SQUID.