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新型单向超导二极管或影响未来的计算设备

2022-04-29 15:42
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据外媒报道,荷兰代尔夫特理工大学的研究人员在世界上首次展示一种新型单向超导二极管,它的电阻是零,可以组织任何流向相反方向的电流,这一发现可以减少能量损耗,若是应用在计算设备,可提高计算机速度400倍。

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一般来说,超导二极管理论上是有可能使电子设备的速度提高数百倍,且同时消除能量损失。然而传统上需要磁场来防止它们向同一个方向传导,所以对计算机来说并不实用。

据了解,代尔夫特理工大学团队提供了一种替代方法来控制没有磁铁的超导体中的电流方向,他们使用了Nb 3 Br 8(来自约翰霍普金斯大学材料物理团队所研发的新型量子材料,与石墨烯类型),这种特定材料具有自己的电偶极子。

研究人员创造了所谓的"量子材料约瑟夫森结"- 两个超导体的三明治,中间是量子材料Nb3Br8。据团队的负责人马扎尔-阿里(Mazhar Ali)解释“我们能够将这种Nb3Br8剥离几个原子层,制成一个非常非常薄的三明治结构--只有几个原子层的厚度--这是制造约瑟夫森二极管所需要的,而用普通的三维材料是不可能的。”

阿里表示,“许多技术都是旧版本的JJ超导体,如核磁共振。另外,热门的量子计算也是采用约瑟夫森结的,但区别在于以前只能用半导体技术,现在有可能使用这种构件的超导体制造,将制造更快的计算机,如速度高达太赫兹的计算机,比我们现在使用的计算机快300至400倍,这将影响各种社会和技术与用,如果说20世纪是属于半导体,那么21世纪是属于超导体。”

据了解,目前研究人员接下来要解决的是室温下的可用性问题。到目前为止,该测试是在低于77开尔文(-196 °C,-321 °F)的极冷温度下进行的。研究人员坚信,如果克服了这一挑战,那将很有可能彻底改变集中式计算和超级计算!

该项实验及具体细节已整理发表在《自然》杂志上。

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