通过将经典材料替换为具有独特量子特性的材料，科学家们制造出了一种超导该电路能够完成长期以来被认为不可能的任务。
来自德国、荷兰和美国的研究人员的这一发现颠覆了一个世纪以来关于超导电路本质以及如何驯服其电流并将其投入实际应用的思想。
基于物理学的低浪费、高速电路提供了将超级计算技术提升到全新水平的绝佳机会。
不幸的是，使这种毫不费力的电流形式如此方便的特性也恰好在设计普通电气元件的超导版本时带来了无尽的挑战。
采取一些简单的事情，例如二极管， 例如。 这种电子学的基本单元就像电流的单向信号，提供了一种调节、转换和调整电子运动的方法。
在超导材料中，这些单个电子的身份变得模糊，导致形成称为“电子”的伙伴。库珀对，使伙伴关系中的每个粒子都能够避免更典型的电流消耗能量的碰撞。
但如果没有通常的阻力定律，科学家们就无法使超导电子沿单一方向运动，因为它们总是表现出所谓的“互易”行为。
这个基本假设？ 超导性不能违反互易性（至少在没有磁场操纵的情况下不能违反）？ 自该领域研究一开始就一直存在。
坦率地说，这是工程师可以克服的一个障碍。
研究人员解释说：“在 70 年代，IBM 的科学家尝试了超导计算的想法，但不得不停止他们的努力：在有关该主题的论文中，IBM 提到，如果没有不可逆的超导性，在超导体上运行的计算机是不可能的”在一个新闻声明关于他们的新研究。
现在可能需要重新审视这些努力，因为一项实验显示了一种带有量子成分的连接，甚至能够引导库珀对沿着单向街道前进。
约瑟夫森路口是分隔一对超导体材料的非超导材料细条。 如果材料足够薄，电子就可以毫无顾虑地直接穿过它们。
在一定水平以下，这种“超电流”没有电压。 在关键点上，会出现电压，并以波形形式快速振荡，可用于诸如量子计算机。
以前可以通过外部磁场确保电流仅以单向流动。 但研究小组发现，如果他们使用基于金属铌的二维晶格，他们就可以放弃磁场并仅依赖材料的量子特性。
“我们能够剥离这种铌的几个原子层3溴8做一个非常非常薄的三明治？ 只有几个原子层厚？ 这是制造约瑟夫森二极管所需的，而普通 3D 材料是不可能实现的，”说首席研究员 Mazhar Ali 是荷兰代尔夫特理工大学的物理学家。
该团队相信他们已经满足了为他们的发现提供坚实证据所需的所有条件。 尽管如此，要看到超导体成为下一代计算的核心，还有很长的路要走。
一方面，超导现象通常发生在冷却至略高于绝对零的材料中。
一些超导材料可以应对温暖，但前提是承受巨大的压力。
了解基于这些新量子势垒的约瑟夫森结如何在更高的温度和压力下工作，最终可能会改变游戏规则？ 减少高效超级计算机所需的设备数量，这是世界上从未见过的。
“这将影响各种社会和技术应用，”说阿里.
“如果说20世纪是半导体的世纪，那么21世纪就可以成为半导体的世纪”。
这项研究发表于自然。
