半導(dǎo)體設(shè)備搬運(yùn)-設(shè)備搬運(yùn)安裝搬遷捆包的亞瑟報(bào)道：半‍導(dǎo)‌體‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍在整個(gè) 20 世紀(jì)，包括諾貝爾獎(jiǎng)獲得者在內(nèi)的許多科學(xué)家都在為超導(dǎo)的本質(zhì)而苦苦掙扎，超導(dǎo)是 1911 年由荷蘭物理學(xué)家卡默林格·翁內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)的。在超導(dǎo)體中，電流在沒有電阻的情況下流過導(dǎo)線，這意味著幾乎不可能抑制該電流甚至阻斷它——更不用說讓電流只以一種方式流動(dòng)而不是另一種方式流動(dòng)。半‍導(dǎo)‌體‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍代爾夫特理工大學(xué) (TU Delft) 的副教授 Mazhar Ali 和他的研究小組發(fā)現(xiàn)了沒有磁場(chǎng)的單向超導(dǎo)性，這自 1911 年發(fā)現(xiàn)以來一直被認(rèn)為是不可能的——直到現(xiàn)在。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然》雜志上，利用了二維量子材料，為超導(dǎo)計(jì)算鋪平了道路。超導(dǎo)體可以使電子產(chǎn)品的速度提的速度提高數(shù)百倍，而且能量損失為零。半‍導(dǎo)‌體‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍：“如果 20世紀(jì)是半導(dǎo)體的世紀(jì)，那么 21世紀(jì)可以成為超導(dǎo)體的世紀(jì)。”半‍導(dǎo)‌體‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍Ali的團(tuán)隊(duì)能夠制造出單向超導(dǎo)——這是計(jì)算所必需的——這一事實(shí)令人矚目：這就像發(fā)明了一種特殊類型的冰，這種冰一方面具有零摩擦，另一方面具有不可克服的摩擦。半‍導(dǎo)‌體‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍將超導(dǎo)體應(yīng)用于電子產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)是雙重的。超導(dǎo)體可以使電子產(chǎn)品的速度提高數(shù)百倍，將超導(dǎo)體融入我們的日常生活將使 IT 更加環(huán)保：如果你將一根超導(dǎo)線從這里連到月球，它可以毫無損失地傳輸能量。半‍導(dǎo)‌體‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍根據(jù)荷蘭研究委員會(huì) (NWO) 的說法，使用超導(dǎo)體代替?zhèn)鹘y(tǒng)半導(dǎo)體可能會(huì)節(jié)省多達(dá) 10% 的西方能源儲(chǔ)備。半‍導(dǎo)‌體‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍在 20世紀(jì)及以后，沒有人能夠解決使超導(dǎo)電子僅單向運(yùn)行的障礙，這是計(jì)算和其他現(xiàn)代電子設(shè)備所需的基本特性（例如，考慮單向運(yùn)行的二極管）。在正常傳導(dǎo)中，電子作為單獨(dú)的粒子飛來飛去；在超導(dǎo)體中，它們成對(duì)成對(duì)地移動(dòng)，而不會(huì)損失任何電能。在 70 年代，IBM 的科學(xué)家們嘗試了超導(dǎo)計(jì)算的想法，但不得不停止努力：在他們關(guān)于該主題的論文中，IBM 提到如果沒有非互易的超導(dǎo)性，在超導(dǎo)體上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)是不可能的。半‍導(dǎo)‌體‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍是在某些材料中看到的一組物理特性，其中電阻消失并且磁通量場(chǎng)被排出。超導(dǎo)體是具有這些特性的任何物質(zhì)。半‍導(dǎo)‌體‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍在本文里，我們采訪了Ali，試圖去了解他這個(gè)成果背后的意義：半‍導(dǎo)‌體‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍：“半導(dǎo)體中的電傳導(dǎo)，如 Si，可以是單向的，因?yàn)橛幸粋€(gè)固定的內(nèi)部電偶極子，因此它們可以擁有一個(gè)內(nèi)置的潛在網(wǎng)絡(luò)。教科書的例子是半‍導(dǎo)‌體‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍“pn結(jié)”；我們將兩個(gè)半導(dǎo)體拼接在一起：一個(gè)有額外的電子（-），另一個(gè)有額外的空穴（+）。電荷的分離產(chǎn)生了一個(gè)凈內(nèi)置電勢(shì)，電子在系統(tǒng)中飛行時(shí)會(huì)感受到這種電勢(shì)。這破壞了對(duì)稱性并可能導(dǎo)致“單向”屬性，因?yàn)橄蚯芭c向后不再相同。與偶極子同向與逆向是有區(qū)別的；就像你在河里游泳或順河游泳一樣。”“在沒有磁場(chǎng)的情況下，超導(dǎo)體從未有過這種單向想法的模擬；因?yàn)樗鼈兣c金屬（即，顧名思義的導(dǎo)體）比半導(dǎo)體更相關(guān)，半導(dǎo)體總是雙向?qū)щ姴⑶覜]有任何內(nèi)置潛力。同樣，約瑟夫森結(jié)（JJs）是兩個(gè)超導(dǎo)體的夾層，超導(dǎo)體之間有非超導(dǎo)的經(jīng)典勢(shì)壘材料，也沒有任何特殊的對(duì)稱破壞機(jī)制帶來“前向”和“前向”之間的差異。”半‍導(dǎo)‌體‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍：“這確實(shí)是我小組的一個(gè)基礎(chǔ)研究方向的結(jié)果。在我們所說的“量子材料約瑟夫森結(jié)”（QMJJs）中，我們用量子材料勢(shì)壘代替了 JJ 中的經(jīng)典勢(shì)壘材料，其中量子材料的固有特性可以以新穎的方式調(diào)節(jié)兩個(gè)超導(dǎo)體之間的耦合。約瑟夫森二極管就是一個(gè)例子：我們使用量子材料 Nb ₃ Br ₈，這是一種二維材料，如石墨烯，理論上可以承載凈電偶極子，作為我們選擇的量子材料屏障，并將其放置在兩個(gè)超導(dǎo)體之間。”半‍導(dǎo)‌體‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍我們能夠僅剝離 Nb ₃ Br ₈的幾個(gè)原子層，并制作一個(gè)非常非常薄的三明治——只有幾個(gè)原子層厚——這是制造約瑟夫森二極管所需的，而普通 3D 無法做到這一點(diǎn)材料。Nb ₃Br ₈是我們的合作者美國約翰霍普金斯大學(xué)Tyrel McQueen教授及其團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)的一組新量子材料的一部分，是我們半‍導(dǎo)‌體‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍實(shí)現(xiàn)約瑟夫森二極管的關(guān)鍵部分。”