俄羅斯量子中心科研人員首次在室溫下獲得了磁性超導(dǎo)材料。有關(guān)專家認(rèn)為，借助該技術(shù)未來(lái)可創(chuàng)建不需要復(fù)雜和昂貴冷卻裝置的量子計(jì)算機(jī)。相關(guān)研究發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》雜志上。

通常情況下，量子效應(yīng)可在基本粒子中觀察到，只有在非常低的溫度下能夠觀察到宏觀量子現(xiàn)象。近年來(lái)，磁性超導(dǎo)材料吸引了科學(xué)家的注意。它是指含有磁性離子的超導(dǎo)材料，相關(guān)研究集中在磁性與超導(dǎo)性相互作用、兩者共存可能性等方面。早期對(duì)元素、合金和化合物的研究都認(rèn)為，磁性和超導(dǎo)性不可能在同一材料中同時(shí)存在，因?yàn)榇判噪x子與導(dǎo)電電子自旋的交換作用會(huì)破壞超導(dǎo)態(tài)。在發(fā)現(xiàn)含磁性稀土原子的超導(dǎo)三元化合物后，相關(guān)研究才進(jìn)一步發(fā)展。

磁性超導(dǎo)材料既可用于加速大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)中的粒子，又可用于建造磁懸浮交通工具。目前磁性超導(dǎo)體的開發(fā)和批量生產(chǎn)中的主要問(wèn)題是，需要使用復(fù)雜且昂貴的冷卻設(shè)備。

在俄羅斯科學(xué)基金會(huì)的支持下，俄羅斯量子中心的研究人員首次在室溫下獲得了磁性超導(dǎo)材料。相關(guān)實(shí)驗(yàn)是在釔鐵石榴石單晶膜上進(jìn)行的。該物質(zhì)在某些溫度下具有自發(fā)磁化作用。在這種晶體中，準(zhǔn)粒子可以更長(zhǎng)久地保留其量子特性?？茖W(xué)家已經(jīng)證明，在強(qiáng)磁作用下磁振子(磁體中的磁激發(fā))處于量子態(tài)，類似于超低溫下的原子態(tài)。在這種情況下，相當(dāng)多的物質(zhì)原子進(jìn)入統(tǒng)計(jì)上不太可能的量子狀態(tài)，結(jié)果，在宏觀尺度上觀察到了量子效應(yīng)。

上述科研項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、俄羅斯量子中心首席研究員尤里·布科夫稱，在室溫下獲得磁性超導(dǎo)材料的量子現(xiàn)象是科學(xué)家的夢(mèng)想，但以往認(rèn)為這無(wú)法在室溫下實(shí)現(xiàn)。然而，對(duì)釔鐵石榴石的研究表明，即使在較高溫度下，在這種物質(zhì)中也可以觀察到磁性超導(dǎo)材料的量子效應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)將能夠在不使用昂貴笨重的冷卻系統(tǒng)的情況下應(yīng)用量子現(xiàn)象。“這看起來(lái)似乎超出了想象的范圍，但是我們成功了。現(xiàn)在可以致力于創(chuàng)建在室溫下工作的量子計(jì)算機(jī)。”

總編輯圈點(diǎn)

今年恰好是超導(dǎo)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)100周年。百年時(shí)間里，人們關(guān)于超導(dǎo)的研究已取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但不得不說(shuō)：超導(dǎo)它依然神秘。尤其是近年來(lái)研究風(fēng)頭正勁的磁性超導(dǎo)——在一定條件下，物質(zhì)的磁性和超導(dǎo)性不但可以相互轉(zhuǎn)化，還可能相互共存，十分新穎且奇妙。我們?cè)缫阎辣仨氃谝欢囟认虏艜?huì)產(chǎn)生超導(dǎo)現(xiàn)象，也就是俗稱的臨界溫度，但現(xiàn)在，科學(xué)家竟在室溫下獲得了磁性超導(dǎo)材料，無(wú)疑是一項(xiàng)巨大成功，也預(yù)示著室溫下運(yùn)行的量子計(jì)算機(jī)或已向人們招手。

關(guān)鍵詞： 超導(dǎo)材料 室溫 科學(xué)報(bào)告 雜志