俄羅斯量子中心科研人員首次在室溫下獲得了磁性超導材料。有關(guān)專家認為，借助該技術(shù)未來可創(chuàng)建不需要復雜和昂貴冷卻裝置的量子計算機。相關(guān)研究發(fā)表在《科學報告》雜志上。

通常情況下，量子效應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，磁性超導材料吸引了科學家的注意。它是指含有磁性離子的超導材料，相關(guān)研究集中在磁性與超導性相互作用、兩者共存可能性等方面。早期對元素、合金和化合物的研究都認為，磁性和超導性不可能在同一材料中同時存在，因為磁性離子與導電電子自旋的交換作用會破壞超導態(tài)。在發(fā)現(xiàn)含磁性稀土原子的超導三元化合物后，相關(guān)研究才進一步發(fā)展。

磁性超導材料既可用于加速大型強子對撞機中的粒子，又可用于建造磁懸浮交通工具。目前磁性超導體的開發(fā)和批量生產(chǎn)中的主要問題是，需要使用復雜且昂貴的冷卻設備。

在俄羅斯科學基金會的支持下，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材料。相關(guān)實驗是在釔鐵石榴石單晶膜上進行的。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，準粒子可以更長久地保留其量子特性。科學家已經(jīng)證明，在強磁作用下磁振子(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，相當多的物質(zhì)原子進入統(tǒng)計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。

上述科研項目負責人、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材料的量子現(xiàn)象是科學家的夢想，但以往認為這無法在室溫下實現(xiàn)。然而，對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材料的量子效應。這一發(fā)現(xiàn)將能夠在不使用昂貴笨重的冷卻系統(tǒng)的情況下應用量子現(xiàn)象。“這看起來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算機。”

總編輯圈點

今年恰好是超導現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)100周年。百年時間里，人們關(guān)于超導的研究已取得了長足進步，但不得不說：超導它依然神秘。尤其是近年來研究風頭正勁的磁性超導——在一定條件下，物質(zhì)的磁性和超導性不但可以相互轉(zhuǎn)化，還可能相互共存，十分新穎且奇妙。我們早已知道必須在一定溫度下才會產(chǎn)生超導現(xiàn)象，也就是俗稱的臨界溫度，但現(xiàn)在，科學家竟在室溫下獲得了磁性超導材料，無疑是一項巨大成功，也預示著室溫下運行的量子計算機或已向人們招手。

關(guān)鍵詞： 超導材料 室溫 科學報告 雜志