室溫超導已成真？業內大咖解讀：將為量子計算、可控核聚將帶來什么改變

每經記者 朱成祥    每經編輯 文多    

蘭加·迪亞斯 圖片來源：羅徹斯特大學官網截圖

3月7日，美國羅切斯特大學的物理學家蘭加·迪亞斯（Ranga Dias）及其團隊在美國物理學會會議上稱，他們在最新的實驗中研發了一種由氫、氮和镥的材料，約在21℃的溫度以及1G帕（約相當于1萬個標準大氣壓）的壓力下進入超導狀態。

迪亞斯自稱這將是一項重塑21世紀的革命性技術，也有人已將其稱為“第四次科技革命”。

量子計算、可控核聚變的技術路線中，超導是重要的實現條件。室溫超導能否助力量子計算、可控核聚變的發展呢？

革命性技術？

在中科創星創始人米磊博士看來，超導技術將推動未來的能源革命。

“‘高溫’超導材料制成的導線，在臨界電流密度、最高磁場強度等參數上都比低溫超導導線更優。因此，能在相同條件下創造更強的磁場，使小型的、商業化的托卡馬克（注：指用以實現受控核聚變的環形容器）成為可能。”米磊在3月9日上午接受《每日經濟新聞》記者采訪時表示，“超導之于能源領域，就是半導體之于信息領域。過去60年，信息革命依靠的是半導體材料的突破，未來60年的能源革命，依靠的是超導材料的突破。”

超導技術的實現路徑主要有兩條：低溫和高壓。

3月9日，一位新材料行業人士在朋友圈中發文稱：“在常壓下通過超低溫實現超導態，和在常溫下通過超高壓強實現超導態，一直是超導學界的兩種技術路線，都是通過極端物理狀態（低溫或高壓）實現超導轉變。前一種方式（超低溫）更傾向于實際應用，因此現有的超導導線都采用這種路線。”

米磊、東吳證券電子團隊、華鑫證券電子團隊也持類似觀點。原因在于，Dias團隊實現的“室溫超導”，實際是高壓室溫超導。與實現低溫環境相比，其實實現高壓環境的難度也相當大。

華鑫證券電子團隊認為，高壓超導雖然實現室溫，但商業化難度巨大，1萬倍標準大氣壓（1標準大氣壓=101.325千帕）的工業難度顯著高于液冷。

據東吳證券電子，所謂超導現象，是指電材料在特定環境下呈現電阻等于零以及排斥磁力線的現象。低溫超導需要在-245℃以下的環境實現，需要用液氦才能實現。而“高溫”超導由于帶材材料的技術突破，只需要在液氮冷卻環境下——即-200℃左右即可實現（此處“高溫”僅針對液氮環境下的相對“高溫”，下同）。由于液氮價格相較于液氦價格極低，因此更適用于大規模的產業化。

圖片來源：視覺中國

不僅僅是券商機構，商業聚變能開發企業星環聚能也這樣認為。星環聚能CEO陳銳3月9日在網上接受《每日經濟新聞》記者采訪時表示：“首先，（Dias團隊）研究成果還有待其他科學家去重復實驗。就算這個結果是正確的，它的一個實現條件是1G帕。這個條件下，目前來說（可控核）聚變是不能用的。”

關鍵點：常壓下的室溫超導

外界對于室溫超導技術的期待，主要是室溫、常壓下的超導環境。比如在量子計算、可控核聚變領域，常溫、常壓下的超導，才對上述技術降低成本就卓有成效。

“雖然有觀點認為，如果能實現到部署室溫量子計算機，可以使研究人員能夠真正利用現場計算、維護和集成，但業內人士抱著更謹慎和樂觀的態度。”近日，國盾量子（SH688027，股價136.8元，市值110億元）相關負責人通過微信對《每日經濟新聞》記者表示：“對量子計算來說，超導體的零電阻特性在超導量子計算領域中有重要的應用。但問題在于，量子計算的核心任務是對量子比特做精確的操控，這涉及多個方面的因素。比如，在量子領域，溫度也是‘噪聲’的一種，只有將環境溫度降低到絕對零度附近，才可以降低溫度所導致的系統擾動，而常溫超導本身，還是會有溫度帶來的‘噪聲’干擾；又比如，量子比特的相干性能的一個主要決定因素是超導材料的相干長度，‘高溫’超導材料雖然超導轉變溫度低，但是相干長度極短，制備成量子比特相干性能會極短。此外，‘高溫’超導材料復雜，多為陶瓷材料，難于加工，很難應用到對工藝要求苛刻的量子比特上。綜合來看，近期看，（室溫超導）對超導量子計算意義不大。當然從遠期看，還是要關注新技術發現帶來的更多可能性。”

電影中的量子計算機 圖片來源：豆瓣

陳銳也表示：“如果真的能夠實現室溫超導，站在我的角度，對聚變這個行業來說，有兩個直接的好處。一是成本，二是電流密度。成本方面，第一，不再使用低溫超導的話，那么我們設計中整套的低溫系統就不需要了。低溫系統是非常貴的，如此一來整個建設成本會大幅下降。第二是設計成本，對于低溫系統來說，真空室外面還要加一個真空室，整個機械設計是非常復雜的。實現室溫超導，機械設計難度會大幅下降。”

除了成本下降，室溫超導也可能帶來電流密度提升。陳銳補充表示：“從低溫超導到‘高溫’超導，整個電流密度是在提升的。如果室溫超導真能夠實現，且保持電流密度提升態勢，這是非常好的。因為電流密度的提升，意味著在更小的體積內，風機能夠承載更大的電流。這對我們做這種磁約束聚變來說是非常大的利好。”

值得注意的是，陳銳也強調，上述室溫超導指的是常壓下的室溫超導。

不僅僅是量子計算和可控核聚變，室溫超導技術若能實現，將有利于電力輸送、磁懸浮列車的發展。米磊表示：“目前電力輸送主要靠電纜，其在電力輸送過程中有大量損耗。若使用超導材料，將會節省很多銅的使用。此外，磁懸浮列車使用超導材料，可把時速提到800~1000公里/每小時，更快也更舒適。”

產業化：更傾向于發展高溫超導

從產業化角度，目前低溫超導比較成熟，正往“高溫”超導方向發展。3月9日，A股室溫超導概念股中，超導帶材企業永鼎股份（SH600105，股價4.61元，市值64.8億元）漲停，生產“高溫”超導材料的企業百利電氣（SH600468，股價4.74元，市值51.6億元）同樣漲停。

有趣的是，“高溫”超導龍頭企業聯創光電（SH600363，股價33.38元，市值152億元）卻一度不漲反跌。截至3月9日收盤，聯創光電上漲1.68%。

事實上，“高溫”超導已經開始逐漸應用。米磊表示：“現在有一些摩天大廈，就使用‘高溫’超導材料替代電纜來輸送電力，這樣可以節省很多空間。”

陳銳認為：“至少在聚變領域，不管是國外頂尖的商業聚變公司、聚變機構，還是國內的商業聚變公司，大家基本上都采用‘高溫’超導路線。‘高溫’超導目前正從實驗室走向工業化過程中，已具備相當的工業化能力，只是沒有低溫超導工業化水平那么高。”

簡而言之，常壓下的室溫超導是產業界追求的方向。但就目前產業化水平看，應用層面更偏向使用“高溫”超導。

封面圖片來源：視覺中國