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Detailed view PhD thesis
Université Paris Sud - Paris XI (1990-04-03), Michel Devoret (Dir.)
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DYNAMIQUE DE L'EFFET TUNNEL QUANTIQUE MACROSCOPIQUE D'UNE JONCTION JOSEPHSON
Emmanuel Turlot1

Nous avons mesuré la durée de vie de l'etat supraconducteur d'une jonction Josephson
polarisée en courant et shuntée par un circuit microonde se comportant comme une ligne à echos electromagnetiques. En faisant varier in situ la longueur de cette ligne, nous pouvons ajuster le temps d'aller-retour de ces echos. A basse température (T=20mK), la jonction transite hors de l'état supraconducteur par effet tunnel quantique macroscopique. Nous montrons que cet effet tunnel est fortement attenué si le temps d'aller-retour des
échos est inférieur à un nouveau temps caractéristique de l'effet tunnel, différent du temps de vie. Nous interprétons ce nouveau temps caracteristique comme le temps moyen passé par la particule sous la barrière de potentiel lors de sa sortie du puits. A plus haute
température (T=1K), la jonction transite hors de l'état supraconducteur par activation thermique. Dans ce regime, le taux de sortie varie de façon oscillatoire en fonction de la longueur de la ligne. Nous interprétons ce phenomène comme la manifestation des oscillations
effectuées par la différence de phase de la jonction dans l'état supraconducteur juste avant la transition vers l'état dissipatif, ces oscillations etant entretenues par les fluctuations thermiques.
1:  QUANTRONICS - Quantronics Group
effet tunnel quantique macroscopique – dissipation – temps de passage – métastabilité – jonction Josephson

We have measured the lifetime of the superconductive state of a current biased Josephson junction shunted by a microwave circuit which can be treated as an electromagnetic echo line. By varying the length of this line, we can adjust the total reflection time of an echo. At low temperature (T=20mK), the junction switches out of the superconductive state by macroscopic quantum tunneling. We show that this effect is greatly reduced if the total reflection time of the echos is smaller than a new caracteristic time of tunneling, which is different from the lifetime. We interpret this new caracteristic time as the mean time spent by the particle under the potentiel barrier during its escape from the well. At
higher temperature (T=1K), the junction switches out of the superconductive state by thermal activation. In this regime, the escape rate varies in an oscillatory fashion with the length of the line. We interpret this phenomenon as the manifestation of phase difference oscillations, sustained by thermal fluctuations, of the junction in the superconductive state before the transition toward the dissipative state.
macroscopic quantum tunneling – friction – traversal time – metastability – Josephson junction

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