財(cái)聯(lián)社12月21日訊（編輯 黃君芝）超導(dǎo)體幾十年來一直吸引著物理學(xué)家，它們?cè)试S完美的、無損的電子流動(dòng)。但是這些材料，通常只在溫度很低的情況下——比絕對(duì)零度（零下273.15攝氏度）高幾度，才能表現(xiàn)出這種量子力學(xué)特性。這使得實(shí)際應(yīng)用變得困難。

近期，由哈佛大學(xué)物理學(xué)和應(yīng)用物理學(xué)教授Philip Kim領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組使用銅酸鹽，在“高溫”超導(dǎo)體方面又取得了重大突破。最新研究成果已于近期發(fā)表在了《科學(xué)》雜志上。

通過使用一種獨(dú)特的低溫器件制造方法，該團(tuán)隊(duì)成功研制了世界上第一個(gè)“高溫”超導(dǎo)二極管有希望的候選物。這一發(fā)明對(duì)于量子計(jì)算至關(guān)重要，代表著操縱和理解奇異材料和量子態(tài)的重要一步。

據(jù)介紹，它本質(zhì)上是一種使電流向一個(gè)方向流動(dòng)的開關(guān)——由薄銅晶體制成。理論上，這樣的設(shè)備可以為量子計(jì)算等新興行業(yè)提供動(dòng)力，量子計(jì)算依賴于難以維持的短暫機(jī)械現(xiàn)象。

“事實(shí)證明，高溫超導(dǎo)二極管是可能的，不需要磁場(chǎng)的應(yīng)用，并打開了探索奇異材料研究的新大門，”Kim說。

銅酸鹽是一種銅氧化物，幾十年前，它顛覆了物理世界，因?yàn)樗@示出在比理論溫度更高（-225華氏度）的條件下呈現(xiàn)超導(dǎo)性質(zhì)的能力。

但是，由于這些材料復(fù)雜的電子和結(jié)構(gòu)特征，在不破壞其超導(dǎo)相的情況下處理它們是極其復(fù)雜的。

在最新研究中，研究人員使用了超純氬氣中的無空氣低溫晶體操縱方法，在銅酸鹽的兩層極薄的鉍鍶鈣銅氧化物（BSCCO）之間設(shè)計(jì)了一個(gè)干凈的界面。

超導(dǎo)體通常需要在零下400華氏（零下240攝氏度）情況下才具備超導(dǎo)特性，而BSCCO被認(rèn)為是“高溫”超導(dǎo)體，可以在零下288華氏（零下177.7攝氏度）實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)。

研究人員首先將BSCCO分成兩層，每一層的寬度都是人類頭發(fā)絲寬度的千分之一。然后，在零下130華氏（零下90攝氏度）的溫度下，研究人員將兩層以45度扭轉(zhuǎn)的方式堆疊在一起，這就保持了脆弱界面的超導(dǎo)性。

他們發(fā)現(xiàn)，可以在沒有阻力的情況下通過界面的最大超電流根據(jù)電流方向的不同而不同，該團(tuán)隊(duì)還展示了通過反轉(zhuǎn)這種極性對(duì)界面量子態(tài)進(jìn)行電子控制。

這種控制有效地使他們能夠制造出可切換的高溫超導(dǎo)二極管——這是基礎(chǔ)物理學(xué)的一個(gè)示范，有一天可能會(huì)被整合到一塊計(jì)算技術(shù)中，比如量子比特。