最近由韓國(guó)研究小組發(fā)布的新常溫常壓超導(dǎo)體 —— 改性鉛磷灰石晶體結(jié)構(gòu) LK-99，引發(fā)的全球熱議已經(jīng)過去幾天了。雖然越來越多的研究團(tuán)隊(duì)加入了復(fù)現(xiàn)結(jié)果的團(tuán)隊(duì)，但從多個(gè)角度證明了這一點(diǎn)。 LK-99 超導(dǎo)的可能性在理論上存在。目前，LK-99 常溫常壓超導(dǎo)是否可以實(shí)現(xiàn)尚未蓋棺的結(jié)論：即使是 LK-99 作為一種新型抗磁材料的存在，已成為“最低”研究成果。但是大家最期待的還是常溫常壓超導(dǎo)材料的到來。

今年3月，羅切斯特大學(xué)的研究人員宣布開發(fā)了一種新材料，在室溫高壓下具有超導(dǎo)體特性。雖然離常溫常壓超導(dǎo)還有很大差距，但當(dāng)時(shí)引起了爆炸性的討論。雖然很快被證偽為烏龍，但現(xiàn)在已經(jīng)初步驗(yàn)證。 LK-99 隨著抗磁性能的發(fā)展，變得更加激動(dòng)人心。

在眾多討論中，以爆料手機(jī)行業(yè)準(zhǔn)確信息而聞名的天風(fēng)國(guó)際分析師郭明也參與其中，想象了常溫常壓超導(dǎo)體商業(yè)化應(yīng)用后對(duì)計(jì)算機(jī)等消費(fèi)電子領(lǐng)域產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響。比如手機(jī)不再需要散熱系統(tǒng)，光纖/高級(jí)CCL(覆銅板)被替代，先進(jìn)工藝門檻降低等。，這樣即使小如 iPhone 移動(dòng)終端，都可以具備與量子計(jì)算機(jī)相媲美的計(jì)算能力。

什么概念是“與量子計(jì)算相匹配的運(yùn)算能力”？

當(dāng)前，量子計(jì)算領(lǐng)域也處于重大進(jìn)展的關(guān)鍵階段：Google 近日在 ArXiv 該平臺(tái)發(fā)表了一篇論文，表明量子計(jì)算取得了重大進(jìn)展，可以在幾秒鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)行業(yè)內(nèi)最強(qiáng)經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)。 Frontier 需要 47.2 年度計(jì)算量可以完成。而且作為對(duì)比單位 Frontier 超級(jí)計(jì)算機(jī)，是目前唯一實(shí)現(xiàn)百億計(jì)算的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

相比之下，目前手機(jī)端最強(qiáng)的手機(jī)芯片 —— 蘋果 A16，其 GPU 能實(shí)現(xiàn)每秒 2000 計(jì)算1億個(gè)浮點(diǎn)；換句話說，按照郭明邈的說法，幾乎所有的設(shè)備，包括目前的手機(jī)，都會(huì)伴隨著常溫常壓超導(dǎo)體商業(yè)化的突破，帶來超乎想象的發(fā)展。

超導(dǎo)電路也是量子計(jì)算機(jī)的主要硬件元件，是一種名為“量子比特”的超導(dǎo)電路元件，類似于經(jīng)典計(jì)算機(jī)中的晶體管。然而，在計(jì)算功能方面，量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”的關(guān)鍵是最先進(jìn)的半導(dǎo)體器件和電路高出幾個(gè)量級(jí)。

但是量子比特也有這種超導(dǎo)體的共同缺陷：為了正常工作，需要將電路冷卻到接近絕對(duì)零度的狀態(tài)。因此 D-Wave Systems、谷歌和 IBM 當(dāng)公司制造使用超導(dǎo)量子比特的量子計(jì)算機(jī)時(shí)，所有被稱為稀釋冰箱的大型低溫設(shè)備都需要使用，以保持量子計(jì)算機(jī)在極低的溫度下。所以用量子計(jì)算機(jī)來展望常溫常壓超導(dǎo)的商業(yè)前景并不太“偏題”。

除了量子計(jì)算機(jī)，超導(dǎo)體在消費(fèi)電子領(lǐng)域已經(jīng)存在很多年了，甚至在室溫超導(dǎo)器毫無頭緒之前也得到了廣泛的應(yīng)用，但是因?yàn)?strong>目前超導(dǎo)體超導(dǎo)對(duì)外部環(huán)境的需求相當(dāng)嚴(yán)格，低溫所需的大量液氦冷卻液是目前各種消費(fèi)超導(dǎo)應(yīng)用領(lǐng)域“昂貴”的主要原因。。所以超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用總是等同于“昂貴”。但是我們?nèi)匀豢梢詮墓艿乐懈Q視豹子，探索未來常溫超導(dǎo)材料的可能性。

在過去的一個(gè)多世紀(jì)里，這是人類探索超導(dǎo)體的高峰期，但目前的超導(dǎo)體不僅需要低溫，還需要超高壓才能進(jìn)入超導(dǎo)體狀態(tài)。Case Western Reserve Harsh大學(xué)科學(xué)家 Mathur，在接受記者電子郵件采訪時(shí)表示，超導(dǎo)體已應(yīng)用于某些領(lǐng)域，但是目前，阻礙超導(dǎo)體應(yīng)用較為廣泛的主要瓶頸是低溫高壓的超導(dǎo)特性。

超導(dǎo)體是一種能夠在不接觸任何電阻的情況下傳導(dǎo)DC電的材料。電阻是電氣設(shè)備中阻礙電流流動(dòng)甚至產(chǎn)生熱量的關(guān)鍵問題。超導(dǎo)材料沒有電阻，這意味著它可以在不損失任何能量的情況下支持大電流。對(duì)電力傳輸領(lǐng)域來說，這種效率幾乎是夢(mèng)幻般的。

如果真的發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)體，在消費(fèi)電子領(lǐng)域，超導(dǎo)電線可以大大減少?gòu)陌l(fā)電站到家庭、辦公室、工廠供電過程中的能量損失。它不僅可以大大減輕人類現(xiàn)有的各種能源困境，而且大多數(shù)目前被電池壽命困擾的設(shè)備 —— 比如手機(jī)，筆電，電動(dòng)車等等，都會(huì)從中受益匪淺。

在過去的幾十年里，研究人員相繼開發(fā)了各種所謂的“高溫超導(dǎo)體”，這種超導(dǎo)體只需冷卻到零下 23 ℃可以達(dá)到超導(dǎo)臨界點(diǎn)。雖然仍然需要特殊的設(shè)備來降溫，但高溫超導(dǎo)體比傳統(tǒng)超導(dǎo)體更容易使用，這也促使更多的人將其投入到實(shí)驗(yàn)性的商業(yè)場(chǎng)景中。

2021 2008年，聯(lián)邦愛迪生公司采用新型高溫超導(dǎo)技術(shù)搭建的電纜，在芝加哥北部搭建了一套高溫超導(dǎo)輸電網(wǎng)絡(luò)，向公眾展示了一套為芝加哥北區(qū)供電的完整超導(dǎo)技術(shù)。

與傳統(tǒng)銅線搭建的電網(wǎng)相比，在歷時(shí)一年的實(shí)習(xí)期間，升級(jí)后的超導(dǎo)電纜可以傳輸。 200 電流翻倍。然而，由于保持超導(dǎo)體所需的低溫和高壓成本，即使這種效率在大多數(shù)商用電網(wǎng)中得到提高，大規(guī)模應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)中仍然脫離實(shí)際。

根據(jù)計(jì)算，如果在電網(wǎng)中使用常溫常壓超導(dǎo)材料，人類目前的電網(wǎng)發(fā)電效率至少會(huì)高于現(xiàn)在的電網(wǎng)。 20%，每年可以節(jié)省數(shù)十億美元。磁懸浮列車也可以以更低的成本運(yùn)行更長(zhǎng)的距離。計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度會(huì)更快，功耗會(huì)降低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。量子計(jì)算機(jī)還配備了更多的量子比特，可以將今天的量子計(jì)算機(jī)計(jì)算能力提升到一個(gè)數(shù)量級(jí)。

室溫超導(dǎo)材料也可以給消費(fèi)電子場(chǎng)景帶來很多新概率，包括強(qiáng)磁鐵可用于列車漂浮和控制核聚變反應(yīng)堆。。與此同時(shí)，它還可以在推動(dòng)下一代快速互聯(lián)網(wǎng)和低延遲寬帶無線通信方向方面發(fā)揮重要作用。

室溫超導(dǎo)體還可以實(shí)現(xiàn)高分辨率成像技術(shù)和新型傳感器，用于生物醫(yī)學(xué)和安全應(yīng)用、材料和結(jié)構(gòu)分析以及深空射電天體物理。一般來說，室溫常壓超導(dǎo)體被發(fā)現(xiàn)并商業(yè)化后，幾乎會(huì)改變消費(fèi)電子領(lǐng)域的方方面面。

每次基礎(chǔ)科學(xué)進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域都有很大的意義。然而，電子技術(shù)的這一美好前景能否實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)時(shí)間有多快，取決于新型室溫超導(dǎo)體材料能否得到驗(yàn)證，能否以經(jīng)濟(jì)高效的方式大規(guī)模生產(chǎn)。

Harsh Mathur 還認(rèn)為，我們很可能無法預(yù)測(cè)常溫超導(dǎo)技術(shù)商業(yè)化后最重要的應(yīng)用。他在“電氣鼻祖”邁克爾-法拉第 19 本世紀(jì)的研究引發(fā)了包括發(fā)電和輸電在內(nèi)的第一次電力革命。

當(dāng)時(shí)，當(dāng)法拉第被問及他的發(fā)現(xiàn)將來可能有什么用時(shí)，著名科學(xué)家的回答是“新生嬰兒有什么用？”20 世紀(jì) 40 半導(dǎo)體革命在時(shí)代的興起改變了我們現(xiàn)在的生活方式，但是在那個(gè)時(shí)候仍然很難預(yù)見。 GPS、流媒體平臺(tái)或者 AIGC 這種存在。正如我們現(xiàn)在無法完全預(yù)測(cè)一個(gè)超導(dǎo)體在常溫常壓下普及的世界一樣。

本文來自微信微信官方賬號(hào)：電廠（ID：wonder-capsule），作家：張勇毅，編輯：高宇雷

本文僅代表作者觀點(diǎn)，版權(quán)歸原創(chuàng)者所有，如需轉(zhuǎn)載請(qǐng)?jiān)谖闹凶⒚鱽碓醇白髡呙帧?/p>

免責(zé)聲明：本文系轉(zhuǎn)載編輯文章，僅作分享之用。如分享內(nèi)容、圖片侵犯到您的版權(quán)或非授權(quán)發(fā)布，請(qǐng)及時(shí)與我們聯(lián)系進(jìn)行審核處理或刪除，您可以發(fā)送材料至郵箱：service@tojoy.com