突破!经典半导体变身超导体
创始人
2026-01-26 11:19:03
0次

公众号记得⭐️,第一时间看推送不会错过。

锗(Germanium)—— 这种曾被认为已被完全研究透彻的半导体,近日令科学界倍感惊喜。当与合适的金属结合时,它能转变为超导材料——这一发现或可填补经典电子技术与下一代量子器件之间的鸿沟。

多年来,研究人员一直梦想将传统计算机硬件与量子处理器融合。尽管大多数研究聚焦于量子比特(qubits)的构建——量子比特是量子计算的基础单元,但这些脆弱的元件无法孤立工作。它们需要依靠传统电子技术构成的接口来实现控制、稳定,并与现有系统连接。

发表于《自然·纳米技术》(Nature Nanotechnology)的一项新研究,详细阐述了科学家如何成功将锗转化为零电阻导电材料。锗早已是半导体行业的支柱材料,如今它有望成为连接量子技术与经典技术的“缺失环节”——兼具极高灵敏度与已验证的可扩展性。

原子层面的非凡稳定性

锗和硅这类材料介于金属和绝缘体之间。要使其具备超导性,科学家必须引入大量自由电子。在这项实验中,研究人员通过向锗中重度掺杂镓(gallium)实现了这一目标——用镓原子替换了17.9%的锗原子。

通常情况下,如此高的掺杂浓度会破坏材料结构。但研究团队采用了一种名为“外延生长(epitaxy)”的技术——逐层构建晶体结构,成功维持了完美的晶格稳定性。该研究的合著者、昆士兰大学(University of Queensland)物理学家朱利安·斯蒂尔(Julian Steele)解释道:“这种方法为我们提供了理解和控制超导性产生所需的结构精度。”

实验结果显示:这种稳定晶体在仅3.5开尔文(-269.65°C)的温度下即可呈现超导性。这一温度极低得难以想象,但恰好处于当今尖端量子系统中超导量子比特的工作温度范围之内。

为可扩展量子硬件铺路

同样来自昆士兰大学的物理学家彼得·雅各布森(Peter Jacobson)表示:“这些材料有望催生新一代量子电路、传感器以及高能效低温电子器件。每一种器件都需要超导区域与半导体区域之间具备极其洁净的接口。”

一个极具前景的应用方向是约瑟夫森结(Josephson junction)——超导量子比特的核心组件。这种微型器件由两个超导体构成,中间夹着一层薄薄的非超导势垒。在这一方案中,两个超导体均可由锗制成:一个采用超导形态,另一个则保持标准半导体形态。

若该技术趋于完善,工程师将能够在单块晶圆上制造数百万个约瑟夫森结——这是实现量子处理器工业化规模生产的关键一步。

有史以来第一次,单一元素或许能衔接两个世界:一边是成熟的经典计算基础设施,另一边是具有变革性潜力的量子技术。

(来源:futura-sciences)

相关内容

热门资讯

微科电源取得基于供电前馈与电子... 国家知识产权局信息显示,深圳市微科电源系统有限公司取得一项名为“一种基于供电前馈与电子阻尼的开关驱动...
股市必读:华虹宏力新发布《华虹... 截至2026年9月11日收盘,华虹宏力(688347)报收于219.07元,下跌2.25%,换手率3...
扬州鼎锋旗下基金完成备案,投资... 近日,扬州鼎锋引领股权投资合伙企业(有限合伙)完成中国证券投资基金业协会备案,正式进入投资运作阶段。...
深夜,全线跳水!AI芯片,重大... 芯片股集体杀跌! 北京时间13日晚间,芯片股在暗盘交易中集体大跳水,SK海力士跌超4%,英特尔跌近4...
股市必读:深南电路新发布《北京... 截至2026年9月11日收盘,深南电路(002916)报收于396.68元,上涨1.11%,换手率1...
股市必读:中瓷电子(00303... 截至2026年9月11日收盘,中瓷电子(003031)报收于118.06元,下跌1.71%,换手率2...
Anthropic对人工智能的... 9月13日,市场观察人士指出,人工智能高管们呼吁放缓技术发展的言论,短期内可能会对芯片制造商及供应链...
并入光洋股份版图:PCB利基龙... 恰逢近期光洋股份(002708.SZ)完成对常熟东南相互电子有限公司100%股权收购的工商变更登记,...
两大PCB牛股澄清:传闻不实 9月13日晚,两只PCB(印制电路板)大牛股金安国纪、超声电子发布股票交易异常波动公告称,未向英伟达...
《星星说》下周引言(9.14—... 作者:王祯的幻世界 下周引言: 上周我们说要注意情感关系的稳定性,放下猜忌,打开心扉好好沟通,尽量...