通过将一种经典材料替换成具有独特量子性质的材料，科学家们已制造出一超导电路，能够达成长久以来被视为不可能的壮举。这项由德国、荷兰、以及美国的研究人员所带来的发现，翻转了一个世纪以来，人们对于超导电路天性的看法，以及如何能够调整它们的电流于实际应用上。

过去的局限

依据超导体物理而产生的低浪费、高速电路提供了很棒的机会，并将超导科技带到一个全新的等级。不幸的是，当使用普遍的电子元件来设计超导体版本的电力时，让这种豪不费力的电流如此方便的特性，也会造成无止尽的挑战。

比如我们拿很简单的二极体为例子。这种很基本的电子元件就像给电流的单向标志，它提供了一种方法来调节、转换、并调整电子的运动。

在超导材料中，那些电子们各自的身份都模糊了，形成了被称作库珀对的组合，这让合作关系中的每颗粒子都能够避开更典型电流的耗能碰撞。但是在没有通常的电阻法则作用下，科学家无法让超导电子在单一方向上运动，因为它们总是会展现出所谓的“互易”行为。

这个基本的假设，也就是超导不能违反互易性(至少在没有操控磁场下是不行的)，从科学家开始研究超导领域起，就这样一直持续着。坦白地说，这是一项工程师无法跨过的阻碍。

研究人员在一记者会上解释他们的新研究：“在70年代，在IBM的科学家有尝试超导计算机的想法，但他们必须停止尝试。在他们关于这个主题的研究中，IBM提到，在没有非互易超导性下，在超导体上运行计算机是不可能的。”

曙光诞生

随着一项实验的出现，这些先前的努力现在可能可以再度重试。这项实验显示出，一种具有量子成分的接面(junction)甚至能够导引库珀对沿同一方向运动。

约瑟夫森接面是将一对超导体材料分开的细条非超导材料。如果这个材料够细的话，电子就能够无任何阻碍的直接穿过它们。

在特定的细度之下，这个“超电流”是没有电压的。在临界点下，电压会出现，并快速地以波的方式震荡，可以被应用于例如量子计算机之中。

过去，透过外部的磁场，是可能确保此电流只会在一个方向上流动的。但是该研究团队发现，若是他们使用金属铌(niobium)的二维结构，他们就可以摆脱磁场，仅依靠该材料的量子性质就可以完成。

该研究主要研究员，荷兰代尔夫特理工大学的物理学家Mazhar Ali说：“我们能够剥掉此Nb₃Br₈的一些原子层，然后制造出非常非常薄的三明治结构，它大约只有几层原子的厚度。这是产生约瑟夫森二极体所需的，而若使用正常的三维材料，这是不可能做到的。”

未来的挑战

研究人员很有信心，他们已经具备所有的条件，来为他们的发现提供一个坚实的例子。但是，在我们可以在下一代计算机的核心中看到超导体前，仍然有很长的一条路要走。

其中一个，就是超导现象通常只出现在温度冷却到稍微高于绝对零度的材料中。有些超导材料虽然可以忍受温暖的温度，但是这只有在它们被置于超高压下才会发生。

只要知道由这些新量子屏障所产生的约瑟夫森接面是如何在高温及高压下运作的，这最终可能会颠覆以往，能减少非常有效率的超级计算机中所需要的仪器数量，而这在我们这个世界上还未看到。

Ali副教授说：“这会影响所有类型的社会与科技应用。如果20世纪是半导体的世纪的话，21世纪可能会成为超导体的世纪。”