由菲利普· 金（Philip Kim）领导的哈佛大学研究人员通过使用铜酸盐制造高温超导二极管，从而推进了超导技术。这一发展对于量子计算至关重要，代表了操纵和理解奇异材料和量子态的重要一步。 6park.com
由菲利普·金领导的哈佛团队开发出世界上第一个超导二极管，推动了量子计算的发展。 6park.com
在BSCCO（铋锶铜钙氧化物）中演示了定向超电流和对量子态的控制。几十年来，超导体一直吸引着物理学家。但是，这些材料允许电子完美、无损地流动，通常只在绝对零度以上几度表现出这种量子力学特性，以至于它们变得不切实际。 6park.com
由哈佛大学物理学和应用物理学教授菲利普·金领导的一个研究小组展示了一种新策略，用于制造和操纵一类被广泛研究的高温超导体，称为铜酸盐，为在以前无法实现的材料中设计新的、不寻常的超导形式扫清了道路。金和他的团队使用一种独特的低温器件制造方法，在《科学》杂志上报道了世界上第一个高温超导二极管的有前途的候选者 - 本质上是一种使电流沿一个方向流动的开关 – 由薄铜酸盐晶体制成。从理论上讲，这种设备可以推动量子计算等新兴行业的发展，这些行业依赖于难以维持的转瞬即逝的机械现象。 6park.com
“事实上，高温超导二极管是可能的，无需施加磁场，并为奇异材料研究打开了新的研究之门，”金说。 6park.com
铜酸盐是铜氧化物，几十年前，它颠覆了物理学界，表明它们在比理论家认为的更高的温度下变得超导，“更高”是一个相对术语（铜酸盐超导体的当前记录是-225华氏度，负143摄氏度）。但是，由于这些材料复杂的电子和结构特征，在不破坏其超导相的情况下处理这些材料是极其复杂的。 6park.com
该团队的实验由弗兰克· 赵（Frank Zhao）领导，他是格里芬艺术与科学研究生院的前学生，现在是麻省理工学院的博士后研究员。在超纯氩气中使用无空气的低温晶体操作方法，赵在铜酸盐铋锶钙铜氧化物的两层极薄层之间设计了一个干净的界面，绰号BSCCO（“bisco”）。BSCCO被认为是一种“高温”超导体，因为它在大约-288华氏度（摄氏负178度）时开始超导 - 按照实际标准非常冷，但在超导体中却高得惊人，通常必须冷却到-400华氏度左右（摄氏负240度）。赵首先将BSCCO分成两层，每层的宽度是人类头发的千分之一。然后，在-130度处，他将两层以45度的扭曲堆叠起来，就像一个带有歪斜晶圆的冰淇淋三明治，在脆弱的界面上保留了超导性。 6park.com
研究小组发现，可以无电阻地通过接口的最大超电流因电流方向而异。至关重要的是，该团队还通过反转这种极性来证明对界面量子态的电子控制。这种控制有效地使他们能够制造出可切换的高温超导二极管——这是基础物理学的演示，有朝一日可以整合到量子比特等计算技术中。 6park.com
“这是研究拓扑相的起点，其特点是量子态免受缺陷的影响，”赵说。哈佛大学团队与不列颠哥伦比亚大学的Marcel Franz和罗格斯大学的Jed Pixley合作，他们的团队之前进行了理论计算，准确预测了铜酸盐超导体在各种扭曲角度下的行为。调和实验观察还需要新的理论发展，由康涅狄格大学的Pavel A. Volkov进行。