下一代超导二极管： 提高人工智能性能和量子计算的可扩展性

下一代超导二极管：提高人工智能性能和量子计算的可扩展性这篇论文发表在《自然-通讯》上，这是一本涵盖自然科学和工程的同行评审科学期刊。二极管只允许电流在电路中流向一个方向，而不是另一个方向。它基本上是晶体管的一半，是计算机芯片的主要构成元素。二极管通常是用半导体制造的，但研究人员对用超导体制造它们很感兴趣，因为超导体有能力在传输能量的过程中不损失任何能量。"我们想让计算机变得更强大，但以我们目前的材料和制造方法，很快就会遇到一些硬性限制，"论文的资深作者、明尼苏达大学物理和天文学学院的副教授弗拉德-普里比亚格说。"我们需要新的方法来开发计算机，而现在提高计算能力的最大挑战之一是它们耗散的能量太多。因此，我们正在考虑超导技术可能有助于解决这个问题的方法。"明尼苏达大学的研究人员使用三个约瑟夫森结创建了这个设备，约瑟夫森结是通过在超导体之间夹住非超导材料的碎片制成的。在这种情况下，研究人员用半导体层连接超导体。该设备的独特设计使研究人员能够使用电压来控制该设备的行为。他们的设备也有能力处理多个信号输入，而典型的二极管只能处理一个输入和一个输出。这一特点可以在神经形态计算中得到应用，这是一种工程化的方法。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1364145.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1364145.htm

较高温度下超导性起源研究获突破 二维哈伯德模型再现铜酸盐超导特征

较高温度下超导性起源研究获突破二维哈伯德模型再现铜酸盐超导特征在新一期《科学》杂志上，美国纽约熨斗研究所团队报告称，他们在理解相对较高温度下超导性起源方面取得了突破。这些发现涉及自1986年以来一直困扰科学家的一类超导体——铜酸盐。团队此次成功地用一个二维哈伯德模型再现了铜酸盐超导的特征。该模型将铜酸盐视为围绕“量子棋盘”移动的电子，在模型中，研究人员为电子赋予了对角跳跃的能力，就像国际象棋中的象。这种调整结合超级计算机模拟，让团队捕捉到了先前实验中出现的铜氧化物的超导性和其他几个关键特征。这一新突破不仅将推进高温超导研究，而且对利用经典计算研究量子世界带来重要启发。(科技日报)

超导新纪元： 二碲化铀如何重塑量子计算

超导新纪元：二碲化铀如何重塑量子计算他们的发现最近发表在著名的《自然》杂志上。乔-卡罗尔（JoeCarroll）是科克大学宏观量子物质小组实验室量子物理学教授塞缪斯-戴维斯（SéamusDavis）的一名博士研究员，也是一篇论文的第一作者，他发现了一种新型不寻常超导体二碲化铀（UTe2）中的空间调制超导状态。资料来源：ClareKeogh/UCC突破性发现第一作者乔-卡罗尔（JoeCarroll）是与UCC量子物理学教授塞缪斯-戴维斯（SéamusDavis）合作的博士研究员，他解释了论文的主题。"超导体是一种神奇的材料，具有许多奇特和不寻常的性质。最著名的是，它们能让电流以零电阻流动。也就是说，如果你将电流通过它们，它们不会开始发热，事实上，尽管承载着巨大的电流，它们也不会耗散任何能量。它们之所以能做到这一点，是因为在金属中移动的不是单个电子，而是结合在一起的成对电子。这些电子对共同形成了宏观量子力学流体"。"我们的团队发现，一些电子对形成了一种新的晶体结构，嵌入到这种背景流体中。这些类型的状态是我们小组在2016年首次发现的，现在被称为电子对密度波。这些电子对密度波是一种新形式的超导物质，我们仍在探索其特性。""对我们和更广泛的群体来说，尤其令人兴奋的是，UTe2似乎是一种新型超导体。近40年来，物理学家一直在寻找这样一种材料。电子对似乎具有内在角动量。如果这是真的，那么我们探测到的就是第一个由这些奇异电子对组成的对密度波"。对量子计算的实际影响当被问及这项工作的实际意义时，卡罗尔先生解释道；"有迹象表明，UTe2是一种特殊的超导体，可能会对量子计算产生巨大影响。典型的经典计算机使用比特来存储和处理信息。量子计算机依靠量子比特或量子比特来完成同样的工作。现有量子计算机面临的问题是，每个量子比特必须处于两种不同能量的叠加状态--就像薛定谔的猫既可以被称为'死'猫，也可以被称为'活猫'。这种量子态很容易被破坏，坍缩到能量最低的状态--'死'--从而切断任何有用的计算。"这给量子计算机的应用带来了巨大限制。然而，自从五年前发现UTe2以来，人们对它进行了大量研究，有证据表明它是一种超导体，可以作为拓扑量子计算的基础。在这种材料中，计算过程中的量子比特寿命不受限制，这为开发更稳定、更有用的量子计算机开辟了许多新途径。事实上，微软公司已经为拓扑量子计算投入了数十亿美元，因此这已经是一门成熟的理论科学。"科学界一直在寻找的是一种相关的拓扑超导体；UTe2似乎就是这种超导体。我们的发现为UTe2提供了另一块拼图。要利用这样的材料进行应用，我们必须了解它们的基本超导特性。所有的现代科学都是循序渐进的。我们很高兴能为了解一种材料做出贡献，这种材料可能会让我们更接近更实用的量子计算机。"结论与未来展望科克大学研究与创新副校长JohnF.Cryan教授向科克大学宏观量子物质小组实验室的研究团队表示祝贺："这一重要发现将对量子计算的未来产生重大影响。未来几周，科克大学将启动"UCCFutures-未来量子与光子学"项目，SeamusDavis教授和宏观量子物质小组领导的研究使用了世界上最强大的显微镜之一，将在这一激动人心的项目中发挥至关重要的作用"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1376073.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1376073.htm

中国科学家独立发现全新高温超导体 实现超导只需-192℃

中国科学家独立发现全新高温超导体实现超导只需-192℃超导领域已经产生5个诺贝尔奖，中国科学家也在超导领域获得了一次国家自然科学一等奖、一次国家最高科学技术奖。王猛教授团队历时三年，成功获得了镍氧化物La3Ni2O7单晶，并确定它能在压力下实现超导，转变温度高达80K(零下192摄氏度)，达到了液氮温区(零下196摄氏度)。它也成为铜氧化物高温超导体之外，完全不同体系的高温超导体，而且电子结构、磁性与铜氧化物完全不同，有望推动破解高温超导机理，使设计和预测高温超导材料成为可能。《自然》杂志审稿人也高度评价了这一成果，认为它“具有突出重要性”，“是开创性的发现”。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370677.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370677.htm

【中科院研制超高分辨率量子点发光二极管打开“元宇宙”通路】

【中科院研制超高分辨率量子点发光二极管打开“元宇宙”通路】福州大学教授李福山团队联合中科院宁波材料技术与工程研究所研究员钱磊，将有序分子自组装技术和转移印刷技术相结合，制备出高性能的超高分辨率量子点发光二极管。相关成果日前在线发表于《自然—光子学》。开发具有千级乃至万级PPI（每英寸所拥有的像素数目）、可在微小空间输出海量信息的极高分辨率显示器，是进入“元宇宙”的重要途径。该研究中，科研人员利用有序分子自组装技术实现了致密无缺陷的量子点单层膜，并结合转移印刷技术实现了亚微米级像素的超高分辨率量子点显示，其最高分辨率达到~25000PPI（人眼极限分辨率约为300PPI），可轻松制备出亚微米级像素的超高分辨率量子点发光二极管。

超导研究的新时代 - 科学家们发现"Goldilocks"材料

超导研究的新时代-科学家们发现"Goldilocks"材料这些超导体的基础在于镍，促使许多科学家将这一时期的超导研究称为"镍时代"。在许多方面，镍酸盐与铜酸盐相似，后者是在20世纪80年代发现的，以铜为基础。但是现在，一类新的材料正在发挥作用：在维也纳大学和日本的大学之间的合作中，有可能在计算机上比以前更精确地模拟各种材料的行为。科学家发现了"Goldilocks区"，在这个区里，超导性工作得特别好。而这个区域既不是用镍也不是用铜，而是用钯来达到。这可能为超导研究带来一个新的"钯金时代"。这些结果现在已经发表在科学杂志《物理评论快报》上。寻找更高的过渡温度在高温下，超导体的行为与其他导电材料非常相似。但是当它们被冷却到某个"临界温度"以下时，它们就会发生巨大的变化：它们的电阻完全消失，突然间它们可以毫无损失地导电。材料在超导和正常导电状态之间变化的这一极限，被称为"临界温度"。"我们现在已经能够计算出整个系列材料的这个"临界温度"。通过我们在高性能计算机上的建模，我们能够高度准确地预测镍酸盐超导的相图，正如后来的实验所显示的那样，"来自维也纳大学固体物理研究所的KarstenHeld教授说。许多材料只有在绝对零度以上（-273.15°C）才会成为超导体，而其他材料即使在更高的温度下也能保持其超导特性。一种在正常室温和正常大气压力下仍然保持超导性的超导体将从根本上改变我们产生、运输和使用电力的方式。然而，这样一种材料还没有被发现。尽管如此，高温超导体，包括那些杯状物类的超导体，在技术方面发挥着重要作用--例如，在传输大电流或产生极强的磁场方面。铜？镍？还是钯？寻找最佳的超导材料是很困难的：有许多不同的化学元素会出现问题。可以把它们放在不同的结构中，可以添加其他元素的微小痕迹来优化超导性。KarstenHeld教授说："为了找到合适的候选材料，你必须在量子物理学层面上了解电子在材料中如何相互作用。"这表明，电子的相互作用强度有一个最佳值。相互作用必须是强的，但也不能太强。在这两者之间有一个"黄金地带"，使其有可能达到最高的过渡温度。钯酸盐是最佳解决方案这个中等相互作用的黄金区域既不能用铜酸盐也不能用镍酸盐来达到--但人们可以用一种新型的材料来击中靶心：所谓的钯酸盐。"钯在周期表中直接比镍低一行。属性相似，但那里的电子平均离原子核和彼此更远一些，所以电子相互作用更弱，"卡斯滕-海德说。该模型计算显示了如何实现钯数据的最佳过渡温度。"计算结果是非常有希望的，"卡斯滕-赫尔德说。"我们希望，我们现在可以利用它们来启动实验研究。如果我们有一个全新的、额外的钯类材料可用来更好地理解超导性，并创造出更好的超导体，这可能会使整个研究领域向前发展。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1356697.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1356697.htm