超导体——无电阻导电的材料——提供了对量子现象的宏观一瞥,而量子现象通常只能在原子水平上观察到。超导体在医学成像、量子计算机和望远镜中使用的照相机中都有发现。但通常,他们是昂贵的制造和易于错误的环境噪音。

研究人员正在开发一种超导纳米线,可以使更高效的超导电子产品成为可能。大多数金属在极低的温度(通常只比绝对零度高几度)下失去电阻而变成超导。它们被用来感知磁场,尤其是在高度敏感的情况下,比如监测大脑活动。它们在量子计算和经典计算中也有应用。

这些超导体是设备在1960年代发明叫做约瑟夫逊结,也就是两个超导体由一层绝缘体分开——这是导致传统超导电子和最终到超导量子计算机。

约瑟夫森结是昂贵的和复杂的制造,特别是对薄绝缘后。基于约瑟夫森结的超导体也可能无法与传统的电子设备(如手机或电脑)连接——来自这些设备的噪音会淹没约瑟夫森结。

1956年,发明了一种叫做低温加速器的超导计算机开关。它只不过是两根超导导线:一根是直的,另一根绕在上面。冷冻管起到了开关的作用,因为当电流流过线圈时,线圈的磁场会降低流过直导线的电流。

这种新设备很像低温管,因为它不需要约瑟夫森结。这种超导纳米线装置——被称为纳米低温加速器——使用热量来触发开关,而不是磁场。电流通过一种叫做通道的超导过冷导线。这条通道由一根更小的被称为“阻塞”的电线交叉——就像多车道高速公路与一条岔道交叉一样。当电流通过扼流圈时,它的超导性就会被破坏,并被加热。一旦热量从扼流圈扩散到主通道,就会导致主通道也失去超导状态。

有朝一日,超导纳米线将成为基于约瑟夫森结的超导设备的补充,或者可能与之竞争,并在超导量子计算机和用于望远镜的过冷电子设备中找到归宿。

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本文首次发表于《华尔街日报》2021年6月号金宝搏官网杂志。

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