Капля за каплей из крана — или ровная струя без единого всплеска. Примерно так выглядят два режима тока в сверхпроводящем контакте. Только роль воды играют куперовские пары — связанные электроны, которые движутся без сопротивления. В одном пределе пары просачиваются по одной, как редкие капли: ток идёт, но с потерями. В другом — льются единым потоком, совсем без трения. Между этими крайностями лежит пропасть, которую до сих пор не удавалось перешагнуть в одном и том же устройстве.

Всё дело в запрете, который накладывает квантовая механика: нельзя одновременно точно измерить, сколько заряда прошло через контакт, и какова фаза волны сверхпроводящего состояния. Это два «сопряжённых» свойства — чем аккуратнее мы знаем одно, тем более размыто другое. В джозефсоновском контакте (так называется тонкая прослойка между двумя сверхпроводниками) борьба идёт между энергией заряда и энергией перехода пар. Какая из них главнее, та и задаёт характер тока. Но обычно это соотношение жёстко задано при изготовлении — как кран, который либо капает, либо льёт, и перенастроить его нельзя.

Авторы работы обошли это ограничение с помощью сканирующего туннельного микроскопа, охлаждённого до милликельвинов — температуры всего на несколько тысячных градуса выше абсолютного нуля. Они использовали иглу микроскопа как подвижный контакт: меняя расстояние между иглой и сверхпроводящей поверхностью, можно плавно, на много порядков, регулировать соотношение двух энергий. Получился своеобразный «квантовый реостат». Впервые удалось проследить, как одиночные прыжки пар сменяются непрерывным течением — и заснять этот переход в одном-единственном контакте.

Такой эксперимент — не просто красивый трюк. Он даёт в руки физикам управляемый инструмент для наблюдения за тем, как квантовые странности уступают место привычному классическому поведению. Кран, который умеет плавно переходить от капели к струе, открывает путь к более тонкой настройке сверхпроводящих цепей и, возможно, к новым элементам квантовых компьютеров.