“超导体”零磁场的单向超导性被发现！计算机速度有望提高至太赫兹

时间：2022-09-17 11:40:30来源：化工仪器网

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零磁场指的是N极和S极的磁力，在两极的区域内相互拮抗而使磁力抵消，但磁力在该处的变动幅度很大，只是在整体表现上，仍然保持着接近零的数值，呈现极低磁场状态的场域。

超导体指的是在某一温度下，电阻为零的导体。超导体不仅具有零电阻的特性，另一个重要特征是完全抗磁性，它可以使电子设备的速度提高数百倍，且无能量损耗。常传导中，电子以单粒子的形式运动；在超导体中，它们成对运动，而不会损失任何电能。然后超导体自1911年由荷兰物理学家卡末林·昂内斯发现后，至今也没有人能够解决让超导电子仅单向运动的问题。

近日，荷兰代尔夫特理工大学副教授马扎尔·阿里及其研究小组已经发现了零磁场的单向超导性。约瑟夫森结是由两块超导体夹以某种很薄的势垒材料而构成的结构，例如S(超导体)—I(半导体或绝缘体)—S(超导体)结构，如同一个三明治。它没有任何特殊的破坏对称性机制可导致电子单向导电。Nb3Br8是一种像石墨烯一样的二维材料，理论上它含有一个净电偶极子，其本征特性可以新方式调制两个超导体之间的耦合。

研究人员在其所称的“量子材料约瑟夫森结”中，用量子材料Nb3Br8代替了约瑟夫森结中的经典势垒材料，剥离了Nb3Br8几个原子层后，将其作为三明治的超薄“夹心”，放置于两个超导体之间，从而制作了约瑟夫森二极管。Nb3Br8是首次实现约瑟夫森二极管的关键部件，而正常三维材料无法做到。

为了确保新的约瑟夫森二极管具有超导二极管效应，研究人员在其正向和反向都施加了相同大小的电流。他们发现，在一个方向上实际上没有测量到电阻(超导电性)，而在另一个方向上测量到了实际电阻(正常电导率)。并且在施加不同强度的磁场时，也测量了这一效应。该实验结果表明，当磁场为0时，这种效应明显存在，而当磁场作用时，这种效应就会消失。

以前只能使用半导体去实现的技术，现在有望使用超导体架构而成，例图速度高达太赫兹的计算机，比我们当前设备快300到400倍，其问世将影响各项技术应用甚至整个社会。零磁场的单向超导性的发现，为超导计算铺平了道路，或彻底改变集中式计算和超级计算。

(资料参考来源：科技日报、百科)

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