能效更高的新型超导二极管面世

新型超导二极管。图片来源：明尼苏达大学双城分校

美国明尼苏达大学双城分校科学家开发出一种新型超导二极管，该器件更节能，可一次处理多个电信号，还包含一系列控制能量流动的门，而此前的超导二极管不具备这一功能。新型超导二极管有助扩大量子计算机的规模，提高人工智能（AI）系统的性能。相关论文发表于最新一期《自然·通讯》杂志。

论文资深作者、物理与天文学院副教授弗拉德·普瑞比格指出，科学家希望使计算机变得更强大，但目前的材料和制造方法很快会出现一些硬件上的瓶颈，因此需要新方法来开发计算机，目前提高计算能力的最大挑战之一是其耗能太高。二极管通常由半导体制成，但科学家一直希望用超导体制造二极管，因为超导体能在不损失能量的情况下工作。

在最新研究中，普瑞比格团队使用3个约瑟夫逊结制造出了新超导二极管。这些约瑟夫逊结通过将非超导材料夹在超导体之间制成，随后他们让超导体与半导体层相连，这一独特设计使他们能用电压控制设备的行为。

结果显示，该设备能够处理多个信号输入，而典型的二极管只能处理一个输入和一个输出。这一功能可应用于神经形态计算，这种计算通过模仿神经元在大脑中的功能来提高AI系统的性能。

研究团队表示，该设备接近有史以来最高能效，而且他们首次证明了可添加门并施加电场来获得这些特性。新设计不仅所用材料更适合工业生产制造，还提供了新功能，原则上适用于任何类型的超导体，并有助于促进量子计算机的开发。

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