锗超导体有望打造更可靠量子计算机

快速阅读: 澳大利亚昆士兰大学研究团队利用锗和镓制成新型超导体，克服了稳定性问题，适用于量子计算，需冷却至极低温度，可能促进量子技术发展。

锗已被广泛用于制造标准计算机芯片。一种由锗制成的超导体可能在未来创造出更好、更可靠的量子计算机。超导体是一种能够在传输电流时几乎无电阻的材料，适用于各种电气设备的制造。它们还能维持量子相干性，这对于构建有用的量子计算机非常有利。

然而，以往的超导体多为不易融入计算机芯片的特殊材料。澳大利亚昆士兰大学的彼得·雅各布森及其同事现已利用锗制成了超导体。研究人员通过向锗薄膜中掺杂镓（这一过程称为掺杂）来制造超导体。先前的研究表明，这种组合最终会变得不稳定。为了克服这一点，研究团队利用X射线将更多镓引入材料中，从而形成均匀且稳定的结构。

与其他已知超导体一样，这种新材料无法在室温下工作，需要冷却至3.5开尔文（约-270摄氏度/-453华氏度）。剑桥大学的大卫·卡尔德韦尔表示，由于需要极低温度，该超导体不适合消费类设备，但对于同样需要超低温环境的量子计算来说，它可能是完美的选择。“这可能对量子技术产生变革性的影响，”他说，“因为你已经有一个非常冷的操作环境。我认为这是显而易见的起点。”

雅各布森提到，之前将超导体与半导体（计算设备的关键组成部分）层叠在一起的工作导致了晶体结构缺陷，这对实际应用造成了问题。“无序是量子技术中的一种寄生效应，”他说，“它会导致信号吸收。”然而，新材料允许镓掺杂锗层与硅层之间形成具有统一晶体结构的层叠，这可能使得融合半导体和超导体最佳特性的芯片制造成为可能。

《自然·纳米技术》期刊参考文献：DOI: 10.1038/s41565-025-02042-8

主题：电子学

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