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超导量子干涉器件由两个通过超导材料回路并联约瑟夫森结组成。为了想象这一情景，请将你的手臂举过头顶，双手紧握在一起。你的双肘就代表两个约瑟夫森结，由你的手臂和肩膀组成的圆环代表超导回路。超导量子干涉器件的基本原理是，磁场中的变化会改变两个约瑟夫森结两侧的相位差，从而改变它们之间的隧穿电流。就像池塘里的涟漪，可能会在碰撞时加强（波峰遇到波峰），也可能相互抵消（波峰遇到波谷），超导量子干涉器件双臂中的量子波的干涉方式敏感地依赖于它们的相位，进而依赖于回路中的磁通量。这样，超导量子干涉器件微小的磁通量变化就转变成了可测量的电流和电压的变化，使得超微弱的电磁信号可以被检测和量化。
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一些最引人注目的应用是在医学成像领域。利用由数百个超导量子干涉器件传感器组成的阵列，医生可以精确地确定脑肿瘤的部位，以及与心律失常和致痫灶（直接引起某些癫痫发作的部位）有关的不规则电通路。超导量子干涉器件阵列可以描绘身体产生的磁场中微妙的空间变化，得到的轮廓图使计算机可以重建产生信号的组织内的区域。这些步骤与常规的探查术不同，完全是无创的。尽管多通道成像机高昂的价格妨碍了它的广泛应用，但从长远来看，它们有可能大大降低医疗保健成本。例如，利用超导量子干涉器件阵列定位致痫灶大约需要3个小时，而另一种方法是在病人的大脑中植入电极，这需要持续一个星期之久，花费5万美元以上。
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约瑟夫森结也被视为新一代超级计算机可能的组件。其具有的一个优势的特征是它们的原始速度：它们开启和关闭的频率为几千亿赫兹。而或许更重要的是，约瑟夫森晶体管产生的热量是传统半导体的千分之一，这意味着它们可以排布得更密集，而不会发热。我们总是喜欢密集的排布，因为体积小的电脑运行速度更快。通过使用较少的电线，它们受光速的影响更小，这最终决定了信号从电路的一个部分传递到另一部分所花费的时间。
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由于这些诱人的优良特性，IBM为这个备受瞩目的项目投入了15年和3亿美元，以研发超导计算机，这是一种超快且通用的机器，其逻辑和内存芯片使用了约瑟夫森结制造的开关。这是很自然的想法，因为某些类型的结有两个稳态——一个是零电压，另一个是正电压。任何有两种状态的器件都是用作开关的候选，对应于计算机使用的二进制逻辑。类似地，计算机内存某一特定位的有无会被编码成相应的约瑟夫森存储元件中的电压的有无。
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1983年，IBM放弃了这个项目，理由是开发高速存储芯片十分困难。管理层认为，等到这种新计算机建成的时候，它的性能也不会比半导体计算机领先很多，这种方法的革命性变革无法得到充分体现。从那时起，日立、日本电气公司、富士通和其他日本企业便一直追逐着约瑟夫森计算机的梦想。
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实际上，约瑟夫森本人几乎没有参加出自他本人工作成果的新产品的开发。1973年，33岁的约瑟夫森获得诺贝尔奖后放弃了主流物理领域，开始全神贯注地研究超自然现象：顺势疗法(14)、超感官知觉（ESP）、遥视(15)，甚至用意念弯曲勺子。如今他仍然在研究这些问题，他的态度是，这些现象应当受到科学界更多的关注，不应该被列入“黑名单”，而目前的情况正相反。
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当我们告诉我的学生们约瑟夫森现在的样子时，他们大笑不已。我的同事们的反应也类似；他们通常摇摇头，抱怨他误入歧途，而少数人甚至变得十分愤怒，认为他把自己的名望投入到了主要由骗子和盲从者组成的领域中。最近，这种敌意完全公开了，原因是约瑟夫森蓄意挑起了事端。
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2001年10月2日，英国皇家邮政局发行了一套特殊的邮票，以纪念诺贝尔奖设立100周年。邮票上附有一个小册子，小册子中是诺贝尔奖全部6个奖项（物理学奖、化学奖、医学奖、和平奖、文学奖以及经济学奖）的英国籍获奖者受邀撰写的关于所获奖项的短文。对于物理学奖获奖者，他们碰巧选择了约瑟夫森。以下是约瑟夫森的短文：
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物理学与诺贝尔奖
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布赖恩·约瑟夫森
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剑桥大学物理系
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物理学家试图将自然的复杂性降低到一个统一的理论中，其中最成功和最通用的量子理论，已经与数个诺贝尔奖相关，例如狄拉克和海森堡获得的那些奖项。100年前，马克斯·普朗克最初尝试解释热体辐射的精确能量，这是以数学形式捕捉神秘的、难以捉摸的世界的开端，这个世界上包含着“相隔很远存在的幽灵般的相互作用”，这足够真实，并催生了诸多发明，例如激光和晶体管。
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量子理论正卓有成效地与信息论和计算理论结合。这些发展可能会让我们可以解释传统科学中无法理解的过程，例如心灵感应，英国目前已处在了该领域研究的前沿。
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心灵感应？总有一天它会被量子力学解释吗？毫无疑问，物理学界迅速对此表现出了厌恶。“这完全是垃圾。”牛津大学量子物理学家戴维·多伊奇（David Deutsch）说：“心灵感应根本不存在，皇家邮政局被一派胡言蒙骗了。”“我很怀疑，”加州大学圣芭芭拉分校的诺贝尔奖得主赫伯特·克勒默（Herbert Kroemer）说，“很少有人相信心灵感应的存在，同样也不相信物理学能够解释它。皇家邮政局卷入其中似乎是个错误。当然，如果美国邮政局做了这样的事情，我们中的很多人都会很愤怒。”对此，皇家邮政局做出了无力的辩解，一位发言人说：“抱歉，我们只能访问为数不多的几位英国籍诺贝尔物理学奖得主，所以只好选择了约瑟夫森。”
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物理学界的傲慢是毫无根据的。约瑟夫森曾经是一个英雄，现在仍然是。当我读到他对超自然现象的讨论时，并不感觉逆耳和荒谬。他似乎的确对这些可能性很好奇。他希望科学家们更仔细地观察它们。量子理论本身就很奇怪，几乎就像约瑟夫森所思考的事情一样牵强。正如100年前没有人会相信，数十亿个电子能够一起同步，穿过坚不可摧的壁垒。
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但这并不是说我同意约瑟夫森的观点。约瑟夫森相信，“有些人可以在没有物理接触的情况下使金属弯曲”，这太难接受了。在任何情况下，每当我想到他现在的样子，最强烈的感觉就是怀念。即使分开30年了，但物理学界的很多人仍然很想念他。
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同步：秩序如何从混沌中涌现 06 晃动的千禧桥：中间物的弱耦合
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这是一段隐藏的平行时间，形形色色的人在不知不觉的同步中继续着自己的生活。1962年，布赖恩·约瑟夫森刚刚开始他的研究生生活；阿瑟·温弗里进入了大学；米歇尔·西弗尔在法国的一个地下洞穴里瑟瑟发抖，亲身体验着无人知晓的“时间之外的生活”的影响；诺伯特·维纳骑着他的独轮车穿行于麻省理工学院的走廊，吃着花生，抽着雪茄，寻找着他的下一位听众；列夫·朗道正躺在莫斯科的一家医院中，惨烈的车祸已经让他昏迷数月。这些科学家都对同步科学已经做出了或注定要做出开创性的贡献。然而他们都没有注意到彼此的存在。几十年后，我们才开始意识到他们之间的深刻联系，以及他们与克里斯蒂安·惠更斯之间的联系。而在整整300年前，惠更斯还在他的卧室中养病，观察到了钟摆的同步摆动。但现在，我们可以把上述科学家的工作看作是一个复杂整体的一部分，彼此之间通过数学建立起了联系的桥梁。
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我们注意到的第一座桥将日常经验中的熟悉世界与量子的陌生世界联系了起来。1968年，贝尔实验室的麦坎伯（D.E. McCumber）和RCA实验室的斯图尔特（W.C. Stewart）各自独立找出了分析约瑟夫森结电学特性的方法，就好像它只是电路中的一个普通元器件一样。正如电阻满足欧姆定律（通过电阻的电流与它两端的电压成正比）一般，约瑟夫森结服从它独特的电压和电流的关系。具体而言，当外部施加的电流通过约瑟夫森结时，电流会分开流过三个独立的通道，每个通道都代表着不同的传导机制。部分电流由库珀对运载，这种怪异的超导电流在绝缘障碍中隧穿时没有受到任何阻力，而剩余的电流则由通常不成对的电子和位移电流（一种与节点处变化的电压相关的传导方式）运载。
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通过研究所有三种路径，麦坎伯和斯图尔特发现，节点的动力学特性可以通过其变化的相位自然地表达，显示出障碍一侧与另一侧之间的量子波是多么不同步。这真是一个新奇的事物：在一般电学定律中，没有任何规律表现出量子力学的特征。但随着研究的深入，麦坎伯和斯图尔特注意到，电学振荡的方程更像是一个化了装的老朋友，任何一个物理系大一新生都认识它。它便是钟摆的运动方程。
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这是一种让数学家充满敬畏的巧合。“这是一种奇妙的感觉，”爱因斯坦说，“为了识别出复杂现象的统一性，要去观察貌似完全无关的东西。”从表面上看，惠更斯的钟摆和约瑟夫森结似乎是截然不同的——钟摆看上去很舒服很熟悉，处于人类经验的尺度内，就像荡秋千的孩子一样普遍，像落地式大摆钟的嘀嗒声一样舒适；而超导结是异类的，振荡速度是心跳速度的1 000亿倍，是电子穿过坚不可摧的壁垒的超现实主义结果，仿佛鬼魂穿过墙壁一般。但这些差异都是假象。从本质上讲，约瑟夫森结和钟摆的动力学特性是相同的，它们的模式在时间上是相同的：这是一个代数题目的两种变化。对老朋友的识别同样有不可避免的困难。问题在于，钟摆的方程是非线性的。
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具体而言，钟摆的重力扭矩是摆角的非线性函数。你可以这样理解它，设想你手持杠铃，伸开手臂将它抬离自己的身体：垂直向下，水平与肩平齐，举过头顶，等等。此处，重要的是不要混淆重量和扭矩之间的区别。无论杠铃在哪里，重力对它的作用都是相同的，向下的拉力只由杠铃的重量决定。但在某些角度上，重力会猛烈地向下扭曲你的手臂，扭矩测量的就是这种扭转效应的强度。当你的手臂垂直下垂时，扭矩是零，你的手臂不受到任何方向的扭转倾向；当你将手臂稍稍抬起一个角度时，这时扭矩几乎还是垂直下垂，但向一侧歪了一点，此时重力会产生一个很小的扭矩。起初，扭矩的增加几乎与角度成正比。偏转2度时的扭矩是偏转1度时的2倍，这是一个完美的近似。对于这些小角度的偏转，扭矩可以认为是角度的线性函数：角度加倍，扭矩随之加倍。在这种情况下，扭矩与角度的函数图像是一条直线。
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