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高温超导体通常是指在高于麦克米兰极限(约40K)的温度下具有零电阻的材料,它们可以避免电力传输和使用中的能量损耗,提高电磁设备的性能和效率,为各种领域带来革命性的变化。高温超导体的发现和研究是物理学的重要课题,也是国际科技竞争的焦点。
中国科学院院士、上海交通大学李政道研究所副所长、2025年未来科学大奖物质科学奖获得者丁洪介绍,超导在生活中早已应用,比如核磁共振,比较好的都是超导体做的。超导一方面可以做信息材料,像超导量子比特。另一方面是能源材料,比如核聚变,因为核聚变的实现往往要用磁场去约束,而强磁场是需要高温超导体的。
“我一直是研究高温超导的,高温超导现在还是一个世界性难题。”丁洪表示,高温超导目前主要有两大难题:一是机理还不清楚,常规超导的机理在1957年就解决了,但1986年出现的高温超导打破了这一常规理论,尽管过去近40年间,学界提出了上千种理论模型,但依然没有形成共识;第二是高温超导体在落地应用面临挑战,高温超导体虽然具有高温、高抗磁性的特征,但它的材料没有延展性。
突破了这两大难题,不仅有望推动基础物理学的发展,也将为能源、交通、医疗、国防等多个领域带来革命性变革。
“我现在做两方面的研究,一方面是拓扑量子计算,另一方面是高温超导”在丁洪看来,这两方面是相辅相成的,未来都会有巨大的突破。未来20年可能会有通用量子计算机的出现,同时会有更高温度、更实用的超导体出现。此外,核聚变在未来20年内也有可能做到商业化,带来一些以前不敢想象的事情。(蔡琳 宋雅娟)