В водопроводной системе вода порой течёт не сплошным потоком, а отдельными одинаковыми порциями — будто кран открывается и закрывается, пропуская каждый раз строго одну каплю. Примерно так ведёт себя электрический ток в сверхпроводящих контактах, называемых джозефсоновскими переходами. В них электроны движутся парами, и при определённых условиях ток может нарастать не плавно, а скачками — ступеньками.

Авторы работы собрали цепочку из 69 таких контактов, включённых параллельно. Их облучали микроволнами с частотой 19,325 миллиардов колебаний в секунду (19,325 ГГц). В результате на вольт-амперной характеристике появилась первая ступенька — ток зафиксировался на значении 426 миллиардных долей ампера (426 нА). Это похоже на работу множества крошечных насосов: они действуют в такт и выдают строго одинаковые порции жидкости. Чем больше насосов, тем больше общий поток, но каждая порция остаётся неизменной.

Важно, что точность квантования не падала с ростом числа контактов. Раньше для получения заметного тока приходилось соединять много переходов, но при этом накапливались ошибки. Здесь же 69 штук работали как один слаженный оркестр. Это решает проблему величины тока для практического квантового эталона — своеобразной линейки, с которой сверяют все амперметры в мире.

Пока достигнутая точность недостаточна для метрологических стандартов. Но сам факт синхронной работы множества переходов в режиме квантового проскальзывания фазы — серьёзный шаг. В будущем такая сборка может стать сердцем нового эталона, где ток будет отсчитываться не по нагреву проволоки или силе магнита, а по фундаментальным константам природы. И тогда водопроводная аналогия обретёт реальную основу: электрический ток станут измерять, считая одинаковые порции заряда, как капли из крана.