一旦常温超导成功，你的手机能代替量子计算机吗？

最近由韩国研究小组发布的新常温常压超导体 —— 改性铅磷灰石晶体结构 LK-99，引发的全球热议已经过去几天了。虽然越来越多的研究团队加入了复现结果的团队，但从多个角度证明了这一点。 LK-99 超导的可能性在理论上存在。目前，LK-99 常温常压超导是否可以实现尚未盖棺的结论：即使是 LK-99 作为一种新型抗磁材料的存在，已成为“最低”研究成果。但是大家最期待的还是常温常压超导材料的到来。

今年3月，罗切斯特大学的研究人员宣布开发了一种新材料，在室温高压下具有超导体特性。虽然离常温常压超导还有很大差距，但当时引起了爆炸性的讨论。虽然很快被证伪为乌龙，但现在已经初步验证。 LK-99 随着抗磁性能的发展，变得更加激动人心。

在众多讨论中，以爆料手机行业准确信息而闻名的天风国际分析师郭明也参与其中，想象了常温常压超导体商业化应用后对计算机等消费电子领域产品设计的影响。比如手机不再需要散热系统，光纤/高级CCL(覆铜板)被替代，先进工艺门槛降低等。，这样即使小如 iPhone 移动终端，都可以具备与量子计算机相媲美的计算能力。

什么概念是“与量子计算相匹配的运算能力”？

当前，量子计算领域也处于重大进展的关键阶段：Google 近日在 ArXiv 该平台发表了一篇论文，表明量子计算取得了重大进展，可以在几秒钟内实现行业内最强经典超级计算机。 Frontier 需要 47.2 年度计算量可以完成。而且作为对比单位 Frontier 超级计算机，是目前唯一实现百亿计算的超级计算机。

相比之下，目前手机端最强的手机芯片 —— 苹果 A16，其 GPU 能实现每秒 2000 计算1亿个浮点；换句话说，按照郭明邈的说法，几乎所有的设备，包括目前的手机，都会伴随着常温常压超导体商业化的突破，带来超乎想象的发展。

超导电路也是量子计算机的主要硬件元件，是一种名为“量子比特”的超导电路元件，类似于经典计算机中的晶体管。然而，在计算功能方面，量子计算机实现“量子霸权”的关键是最先进的半导体器件和电路高出几个量级。

但是量子比特也有这种超导体的共同缺陷：为了正常工作，需要将电路冷却到接近绝对零度的状态。因此 D-Wave Systems、谷歌和 IBM 当公司制造使用超导量子比特的量子计算机时，所有被称为稀释冰箱的大型低温设备都需要使用，以保持量子计算机在极低的温度下。所以用量子计算机来展望常温常压超导的商业前景并不太“偏题”。

除了量子计算机，超导体在消费电子领域已经存在很多年了，甚至在室温超导器毫无头绪之前也得到了广泛的应用，但是因为目前超导体超导对外部环境的需求相当严格，低温所需的大量液氦冷却液是目前各种消费超导应用领域“昂贵”的主要原因。。所以超导技术的应用总是等同于“昂贵”。但是我们仍然可以从管道中窥视豹子，探索未来常温超导材料的可能性。

在过去的一个多世纪里，这是人类探索超导体的高峰期，但目前的超导体不仅需要低温，还需要超高压才能进入超导体状态。Case Western Reserve Harsh大学科学家 Mathur，在接受记者电子邮件采访时表示，超导体已应用于某些领域，但是目前，阻碍超导体应用较为广泛的主要瓶颈是低温高压的超导特性。

超导体是一种能够在不接触任何电阻的情况下传导DC电的材料。电阻是电气设备中阻碍电流流动甚至产生热量的关键问题。超导材料没有电阻，这意味着它可以在不损失任何能量的情况下支持大电流。对电力传输领域来说，这种效率几乎是梦幻般的。

如果真的发现超导体，在消费电子领域，超导电线可以大大减少从发电站到家庭、办公室、工厂供电过程中的能量损失。它不仅可以大大减轻人类现有的各种能源困境，而且大多数目前被电池寿命困扰的设备 —— 比如手机，笔电，电动车等等，都会从中受益匪浅。

在过去的几十年里，研究人员相继开发了各种所谓的“高温超导体”，这种超导体只需冷却到零下 23 ℃可以达到超导临界点。虽然仍然需要特殊的设备来降温，但高温超导体比传统超导体更容易使用，这也促使更多的人将其投入到实验性的商业场景中。

2021 2008年，联邦爱迪生公司采用新型高温超导技术搭建的电缆，在芝加哥北部搭建了一套高温超导输电网络，向公众展示了一套为芝加哥北区供电的完整超导技术。

与传统铜线搭建的电网相比，在历时一年的实习期间，升级后的超导电缆可以传输。 200 电流翻倍。然而，由于保持超导体所需的低温和高压成本，即使这种效率在大多数商用电网中得到提高，大规模应用在现实中仍然脱离实际。

根据计算，如果在电网中使用常温常压超导材料，人类目前的电网发电效率至少会高于现在的电网。 20%，每年可以节省数十亿美元。磁悬浮列车也可以以更低的成本运行更长的距离。计算机运行速度会更快，功耗会降低几个数量级。量子计算机还配备了更多的量子比特，可以将今天的量子计算机计算能力提升到一个数量级。

室温超导材料也可以给消费电子场景带来很多新概率，包括强磁铁可用于列车漂浮和控制核聚变反应堆。。与此同时，它还可以在推动下一代快速互联网和低延迟宽带无线通信方向方面发挥重要作用。

室温超导体还可以实现高分辨率成像技术和新型传感器，用于生物医学和安全应用、材料和结构分析以及深空射电天体物理。一般来说，室温常压超导体被发现并商业化后，几乎会改变消费电子领域的方方面面。

每次基础科学进一步发展，对应用领域都有很大的意义。然而，电子技术的这一美好前景能否实现，实现时间有多快，取决于新型室温超导体材料能否得到验证，能否以经济高效的方式大规模生产。

Harsh Mathur 还认为，我们很可能无法预测常温超导技术商业化后最重要的应用。他在“电气鼻祖”迈克尔-法拉第 19 本世纪的研究引发了包括发电和输电在内的第一次电力革命。

当时，当法拉第被问及他的发现将来可能有什么用时，著名科学家的回答是“新生婴儿有什么用？”20 世纪 40 半导体革命在时代的兴起改变了我们现在的生活方式，但是在那个时候仍然很难预见。 GPS、流媒体平台或者 AIGC 这种存在。正如我们现在无法完全预测一个超导体在常温常压下普及的世界一样。

本文来自微信微信官方账号：电厂（ID：wonder-capsule），作家：张勇毅，编辑：高宇雷

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