最近由韓國研究小組發(fā)布的新常溫常壓超導體 —— 改性鉛磷灰石晶體結構 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隊加入了復現(xiàn)結果的團隊，但從多個角度證明了這一點。 LK-99 超導的可能性在理論上存在。目前，LK-99 常溫常壓超導是否可以實現(xiàn)尚未蓋棺的結論：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材料的到來。

今年3月，羅切斯特大學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體特性。雖然離常溫常壓超導還有很大差距，但當時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)初步驗證。 LK-99 隨著抗磁性能的發(fā)展，變得更加激動人心。

在眾多討論中，以爆料手機行業(yè)準確信息而聞名的天風國際分析師郭明也參與其中，想象了常溫常壓超導體商業(yè)化應用后對計算機等消費電子領域產(chǎn)品設計的影響。比如手機不再需要散熱系統(tǒng)，光纖/高級CCL(覆銅板)被替代，先進工藝門檻降低等。，這樣即使小如 iPhone 移動終端，都可以具備與量子計算機相媲美的計算能力。

什么概念是“與量子計算相匹配的運算能力”？

當前，量子計算領域也處于重大進展的關鍵階段：Google 近日在 ArXiv 該平臺發(fā)表了一篇論文，表明量子計算取得了重大進展，可以在幾秒鐘內實現(xiàn)行業(yè)內最強經(jīng)典超級計算機。 Frontier 需要 47.2 年度計算量可以完成。而且作為對比單位 Frontier 超級計算機，是目前唯一實現(xiàn)百億計算的超級計算機。

相比之下，目前手機端最強的手機芯片 —— 蘋果 A16，其 GPU 能實現(xiàn)每秒 2000 計算1億個浮點；換句話說，按照郭明邈的說法，幾乎所有的設備，包括目前的手機，都會伴隨著常溫常壓超導體商業(yè)化的突破，帶來超乎想象的發(fā)展。

超導電路也是量子計算機的主要硬件元件，是一種名為“量子比特”的超導電路元件，類似于經(jīng)典計算機中的晶體管。然而，在計算功能方面，量子計算機實現(xiàn)“量子霸權”的關鍵是最先進的半導體器件和電路高出幾個量級。

但是量子比特也有這種超導體的共同缺陷：為了正常工作，需要將電路冷卻到接近絕對零度的狀態(tài)。因此 D-Wave Systems、谷歌和 IBM 當公司制造使用超導量子比特的量子計算機時，所有被稱為稀釋冰箱的大型低溫設備都需要使用，以保持量子計算機在極低的溫度下。所以用量子計算機來展望常溫常壓超導的商業(yè)前景并不太“偏題”。

除了量子計算機，超導體在消費電子領域已經(jīng)存在很多年了，甚至在室溫超導器毫無頭緒之前也得到了廣泛的應用，但是因為目前超導體超導對外部環(huán)境的需求相當嚴格，低溫所需的大量液氦冷卻液是目前各種消費超導應用領域“昂貴”的主要原因。。所以超導技術的應用總是等同于“昂貴”。但是我們仍然可以從管道中窺視豹子，探索未來常溫超導材料的可能性。

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

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

如果真的發(fā)現(xiàn)超導體，在消費電子領域，超導電線可以大大減少從發(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備 —— 比如手機，筆電，電動車等等，都會從中受益匪淺。

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

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

與傳統(tǒng)銅線搭建的電網(wǎng)相比，在歷時一年的實習期間，升級后的超導電纜可以傳輸。 200 電流翻倍。然而，由于保持超導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)模應用在現(xiàn)實中仍然脫離實際。

根據(jù)計算，如果在電網(wǎng)中使用常溫常壓超導材料，人類目前的電網(wǎng)發(fā)電效率至少會高于現(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行更長的距離。計算機運行速度會更快，功耗會降低幾個數(shù)量級。量子計算機還配備了更多的量子比特，可以將今天的量子計算機計算能力提升到一個數(shù)量級。

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

室溫超導體還可以實現(xiàn)高分辨率成像技術和新型傳感器，用于生物醫(yī)學和安全應用、材料和結構分析以及深空射電天體物理。一般來說，室溫常壓超導體被發(fā)現(xiàn)并商業(yè)化后，幾乎會改變消費電子領域的方方面面。

每次基礎科學進一步發(fā)展，對應用領域都有很大的意義。然而，電子技術的這一美好前景能否實現(xiàn)，實現(xiàn)時間有多快，取決于新型室溫超導體材料能否得到驗證，能否以經(jīng)濟高效的方式大規(guī)模生產(chǎn)。

Harsh Mathur 還認為，我們很可能無法預測常溫超導技術商業(yè)化后最重要的應用。他在“電氣鼻祖”邁克爾-法拉第 19 本世紀的研究引發(fā)了包括發(fā)電和輸電在內的第一次電力革命。

當時，當法拉第被問及他的發(fā)現(xiàn)將來可能有什么用時，著名科學家的回答是“新生嬰兒有什么用？”20 世紀 40 半導體革命在時代的興起改變了我們現(xiàn)在的生活方式，但是在那個時候仍然很難預見。 GPS、流媒體平臺或者 AIGC 這種存在。正如我們現(xiàn)在無法完全預測一個超導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：電廠（ID：wonder-capsule），作家：張勇毅，編輯：高宇雷

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