techniek uit de micro-elektronika, gebaseerd op het Josephson-effect. De Josephson-techniek legt zich toe op het ontwikkelen van extreem snelle digitale schakelelementen ten behoeve van computersystemen en precisietijdregistratie-apparatuur.
In de Josephson-techniek wordt gebruik gemaakt van supergeleidende metalen als goud, indium, nobium en lood, die bij zeer lage temperaturen (even boven het absolute nulpunt, —273 °C) hun elektrische weerstand geheel verliezen door het stilvallen van de moleculaire bewegingen. Het Josephson-effect, dat in het begin van de jaren zeventig theoretisch werd voorspeld door de Engelse natuurkundige Brian Josephson, heeft betrekking op een extreem snel schakelfenomeen dat zich voordoet tussen twee zeer dunne supergeleidende metaallagen, van elkaar gescheiden door een eveneens zeer dunne isolerende oxidelaag. In deze zgn. dunne-lagen-sandwich mag de isolerende laag niet meer dan 20-30 atoomdiameters dik zijn; in dat geval kan de isolator nl. ook een supergeleidend gedrag gaan vertonen. Hieraan ligt het zgn. tunneleffect ten grondslag, dat alleen begrepen kan worden in termen van de → quantummechanica.Het al of niet supergeleidend worden van de isolerende oxidelaag kan met extreem korte tussenpozen worden geregeld door een extern magneetveld een kritische waarde te laten overschrijden. Dit magneetveld onderdrukt de supergeleiding in de isolerende laag. Het magneetveld wordt opgewekt in een vierde dunne laag die over de andere drie wordt aangebracht. De op deze wijze geconstrueerde Josephson-schakelaar is, evenals een relais, een elektronenbuis, een transistor of een microtransistor, een aan/uit schakelaar. De snelheid, waarmee een Josephson-schakelaar van stand kan veranderen, is echter extreem groot: enkele picoseconden (10-12 s), tegen enkele tientallen nanoseconden (KT5 s) voor de snelste microtransistor. Evenals microtransistoren kunnen Josephson-schakelaars microscopisch klein worden gemaakt en in geïntegreerde verwerkings- en geheugencircuits worden ondergebracht.
Het computerbedrijf IBM experimenteert al jarenlang met Josephson-schakelaars en -circuits in haar researchlaboratoria te Yorktown Heights (VS) en te Rüschlikon (Zwitserland). Verwacht wordt dat dit onderzoek een nieuwe generatie van supersnelle computersystemen zal opleveren. Deze Josephsoncomputers zullen volgens berekeningen interne verwerkingssnelheden bereiken van 200-300 mln. programma-instructies per seconde. Die snelheid kan nog verder worden opgevoerd, door gebruik te maken van de nieuwste ontwikkeling op dit gebied, de Josephson-interferometers. Een Josephson-interferometer kan in de vorm van een OF- of EN-poort een logische basisfunctie verrichten in slechts vijftien picoseconde. In die korte tijd kan de elektriciteit in geleidingspaden van geïntegreerde circuits een afstand van slechts enkele centimeters afleggen.
Het zal daarom nodig zijn de circuits vérgaand te miniaturiseren met behulp van vLSi-miniaturiseringstechnieken (→ very large scale integration). Bovendien zullen de Josephson-circuits zeer dicht bijeen moeten worden gebracht om te voorkomen dat de afzonderlijke schakelingen hun werk doen, terwijl de te verwerken bits in de geleidingspaden nog onderweg zijn. Ook zal de Josephson-processor van de toekomst met behulp van vloeibare helium door cryostaten op een constante zeer lage temperatuur van enkele graden boven het absolute nulpunt moeten worden gehouden. Toepassingsgebieden voor Josephson-computers zijn o.a.: wetenschappelijk simulatie werk, waarin zeer veel berekeningen binnen een tijdkritisch stadium moeten plaatsvinden, besturingen van ingewikkelde en omvangrijke netwerken en het beheren van voor publiek toegankelijke databanken. Afb.p.356.
