关键词: 
• 凝聚体 /
• 模拟 /
• 超导环 /
• 超导量子干涉器件 /
• 位相变化 /
• 外磁场 /
• quantum interference /
• 量子力学效应 /
• 电流 /
• 磁通 /
• 精密测量 /
• 普朗克常数 /
• 周期变化 /
• 中性原子 /
• 直流 /
• 相干叠加 /
• 实验装置 /
• 实验观察 /
• 连接 /
• 经历

摘要: 使用超导量子干涉器件(supercon-ducting quantum interference device， SQUID)对磁场进行精密测量，是超导应用的一个重要分支。测量可达到的精度是一个磁通量子的若干分之一。磁通量子Φ0=h/2e=2.07×10-15 Wb ，其中h是普朗克常数，e是电子电荷。SQUID能够达到如此高的灵敏度，根本原因在于其中的量子力学效应在宏观尺度上得到了充分的展示。可以说，SQUID是量子工程的一个典型产物。我们的问题是， Bose-Einstein凝聚体，作为超导体的相似客体，它的宏观量子干涉效应能否被实验观察。最近， Ryu等在Physical Review Letters上撰文，报道了他们使用中性原子Ru超冷气体云构建的实验装置以及对SQUID的模拟。传统双结SQUID的基本构成是一个超导环，环的前部和后部分别连接直流供电线路，环的左右臂被截断形成一对弱连接势垒(见图1(a))。电流从后方流向前方，可以流经左边的势垒也可以流经右边的势垒，由此产生量子波的相干叠加，进而产生沿超导环的位相变化。另一方面，如果有外磁场穿过超导环，它也会对超导环的位相有所贡献。结果，沿着环走一圈所经历的位相变化由上述电流和外磁场两者决定。然而，波函数的单值性又要求：环行一周所经历的位相变化必须等于2π的整数倍。因此，利用双结SQUID，我们可以通过检测直流总电流的周期变化(在外磁场移入超导环的过程中)来测量外磁场在超导环面积内产生的磁通量子数的变化。