室溫超導若能商業化,iPhone也能有量子計算機的能力
室溫超導若能商業化,iPhone也能有量子計算機的能力
8月2日,郭明錤在社交平臺發文表示,常溫常壓超導體的商業化尚無時間表,但未來它將對消費電子領域的產品設計產生顛覆性影響,即便iPhone都能擁有匹敵量子計算機的運算能力。
郭明錤稱,常溫常壓超導體的商業化沒有時間表,但如果未來能夠成功商業化,將對計算機和消費電子領域的產品設計產生革命性的影響。計算機和消費電子產品的技術和材料創新都是為了實現高速計算、高頻高速傳輸和小型化,而超導狀態的特性意味著電阻的消失,將徹底改變現有的產品設計和材料/技術的采用,例如:不再需要熱系統,取代光纖/高端覆銅板,降低高級節點的進入門檻等,這樣即使是像iPhone這樣小的移動設備也可以擁有與量子計算機相當的計算能力。
據了解,沒有電阻就不會產生焦耳熱,因此可以應用于大規模集成電路,建設超導計算機;能夠承載較大電流而不會有電流損耗,可制作高壓輸電線、超導電機等。
當然,前提得是超導能在室溫狀態下實現。關于這一點所謂的“突破性研究”,至今仍然是備受爭議的“紙上談兵”。
7月22日上午,韓國量子能源研究中心公司相關研究團隊在預印本網站上陸續公布兩篇類似的論文,宣稱一種命名為LK-99的銅摻雜鉛磷灰石材料擁有“室溫+常壓”超導能力,系全世界首款室溫常壓超導材料。但其目前公布的實驗數據受到質疑,被認為不足以證明LK-99系超導體。目前,國際上多個研究團隊正在試圖合成LK-99,驗證其實驗結果。
8月1日,B站UP主“關山口男子技師”首發視頻宣布:他們已合成了可以磁懸浮的LK-99晶體,該晶體懸浮的角度比韓國量子能源研究中心的CEO Sukbae Lee等人獲得的樣品磁懸浮角度更大,有望實現真正意義的無接觸超導磁懸浮。簡介顯示,該UP主來自華中科技大學,其所在的團隊是由華中科技大學材料學院教授常海欣帶領,成員是博士后武浩、博士生楊麗。
與此同時,北京航空航天大學材料科學與工程學院和印度CSIR-國家物理實驗室分別發表了論文顯示,韓國的LK-99室溫超導并沒有復現,結果并未確認在室溫下存在大量的超導性。
此次韓國科研團隊的“室溫超導”是否能夠真正實現,仍有待更權威機構和實驗證實。
事實上,今年3月,美國羅切斯特大學教授朗加·迪亞斯(Ranga Dias)就曾經宣布,發明了21的室溫條件下就能超導的材料,但需要加壓到1萬個標準大氣壓。迪亞斯海在報告中公布了相關實驗數據,引發人們廣泛關注。
隨后,南京大學物理學院聞海虎團隊經過實驗驗證后,對迪亞斯團隊這項研究結果提出質疑。中科院物理所程金光團隊也公開發表論文,對相關結論表示質疑。
在“室溫超導”概念引發熱議后,A股超導板塊相關公司也對此作出回應。
其中,永鼎股份就曾在3月16日在互動平臺上答投資者問時表示,公司主營產品是第二代高溫超導帶材及其應用設備,以及超導(通用)電氣產品。2021年,公司開發的超導限流器產品技術通過了省級新技術、新產品鑒定,獲得國際先進的新產品鑒定。公司承擔的江蘇省重大技術攻關項目“基于第二代(YBCO)高溫超導材料的直流輸電及消磁電纜研制技術”通過驗收。而永鼎股份此前已發公告稱,不涉及“室溫超導”相關業務,也未開展相關研發和投入。
3月15日,西部超導在互動平臺表示,“室溫超導”目前還處在實驗室研究階段,沒有商業化。西部超導長期瞄準世界超導科技前沿,在全面實現低溫超導線材產業化的同時,積極開展新型高溫超導材料研發與工程化。西部超導將持續跟蹤新型超導材料基礎研究進展,加強與高校和科學院合作,推進高溫甚至室溫實用化超導材料工程化與產業化。
法爾勝也在3月14日發布公告稱,公司不涉及“室溫超導”相關業務,也未開展相關研發和投入。此外,百利電氣、合縱科技、中天科技、漢纜股份等上市公司也都對外澄清,未涉及“室溫超導”業務。
此次韓國團隊引發的“室溫超導”熱議,再次在A股引發漲停潮。其中,法爾勝(000890)5個交易日出現3個漲停板,金徽股份(603132)3個交易日出現2個漲停板,中超控股(002471)則在周二漲停。
截至8月2日午盤,法爾勝繼續10.02%漲停,報收5.93元/股;金徽股份報收16.01元/股,漲幅6.88%;中超控股漲1.26%,報收3.22元/股。
什么是室溫超導
實現室溫超導一直是科學家們的夢想,若能成功實現,將極大地拓展了超導技術的應用領域,引發一次科學和工業領域的革命也不為過,從能源傳輸到交通運輸,再到醫療設備和科學研究等方面都將獲益。
室溫超導如果出現,其潛在影響體現在以下幾個方面 :
1. 能源運輸與儲存
超導電流的傳輸效率遠高于常規電纜,能夠大幅度減少能源損耗。室溫超導技術將實現更高效、可靠的電力系統,促進可再生能源的大規模應用,解決能源短缺和環境污染問題。
2. 交通運輸
超導技術在磁懸浮列車、磁力推進飛行器等領域具有廣泛應用前景。室溫超導的出現將降低能耗、提高速度和穩定性,推動未來交通工具的創新和發展。
3. 醫療設備與科學研究
室溫超導技術可以改進磁共振成像(MRI)設備,并推動生物科學、醫學研究等領域的突破。它將加速治療和診斷的發展,為人類健康作出重要貢獻。
4. 信息技術與通信
超導材料在電子元件和計算機芯片等領域具有潛在應用。室溫超導的出現將提高集成電路的速度和性能,加快信息技術的發展,推動數字化時代的進一步發展。
什么是超導材料
超導材料,是指具有在一定的低溫條件下呈現出電阻等于零以及排斥磁力線的性質的材料。一般來說,按照材料的常溫電阻率從大到小可以分為絕緣體、半導體和導體。絕大部分金屬都是良導體,他們在室溫下的電阻率非常小但不為零,在 10-12m Ω ? cm 量級附近。
當把某種材料降到某個特定溫度以下的時候,電阻突降為零,同時所有外磁場磁力線被排出材料外,導致體內磁感應強度為零,即同時出現零電阻態和完全抗磁性。這種狀態下,即為材料進入超導態,這種材料就是超導材料。
超導體的一系列神奇特性意味著我們可以在低溫下穩定地利用超導體,比如實現無損耗輸電、穩恒強磁場和高速磁懸浮車等。正因如此,自從超導發現以來,人們對超導材料的探索腳步一直不斷向前,對超導微觀機理和超導應用的研究熱情也從未衰減。
超導材料的發展史
1911 年,Heike Kamer-Onnes 在溫度 4.2K(-268.97 ℃)時用液氦冷卻汞時發現汞的電阻為零,發現了超導電性規律。
1933 年,菲爾德和邁斯納發現超導體冷卻達到轉變溫度時,不僅電阻完全消失,還會出現抗磁性:磁感線從超導體中排出,不能通過超導體。
1973 年,科學家發現了保持了近十三年記錄、超導轉變溫度為 32.4K(-249.92 ℃)的超導合金 —— 鈮鍺合金。
1986 年,美國貝爾實驗室研究出了打破夜氫 40K 的溫度障礙,臨界溫度為 40K(-235.15 ℃)的超導材料。
1987 年,美國華裔科學家朱經武和中國科學家趙忠賢陸續把釔 - 鋇 - 銅 - 氧轉變溫度提高到了 90K(-185.15 ℃),從而發現了高溫超導體材料,打破了液氮 77K 的 " 溫度堡壘 "。
1988 年,日本實現了液氮溫區超導體的理想,研發出了轉變溫度為 110K(-165.15 ℃)的超導材料 Bi-Sr-Cu-O,解決了困擾科學界多年的問題。超導熱從高溫超導材料被發現以后席卷全球。轉變溫度達零下 150.15 ℃的鉈系化合物超導材料和轉變溫度達零下 140.15 ℃的汞系化合物超導材料相繼被發現,高壓條件下的汞轉變溫度能達到 " 恐怖 " 的 164K(-111.15 ℃)。
2007 年 2 月,日本東京工業大學細野秀雄教授和其合作者發現了轉變溫度為零下 251.15 ℃的氟摻雜鑭氧鐵砷化合物。
2008 年 3 月 25 日和 3 月 26 日,中國科技大學陳曉輝研究組和中國物理所研究組發現了突破麥克米蘭極限溫度,轉變溫度為零下 233.15 ℃的非傳統超導材料。
在近 100 年的超導材料發展歷史中,有 10 位科學家憑借杰出的研究獲得了諾貝爾物理學獎。
目前發現的超導材料主要可以劃分如下幾大家族:金屬和合金超導體、銅氧化物超導體、重費米子超導體、有機超導體、鐵基超導體以及其他氧化物超導體。