超導(dǎo)一直是物理學(xué)術(shù)領(lǐng)域的熱門，盡管超導(dǎo)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)已有百年，在探索高溫超導(dǎo)材料和理論方面，它仍然非常年輕。而超導(dǎo)的實(shí)際應(yīng)用已經(jīng)改變了我們的生活，正是社會(huì)發(fā)展的體現(xiàn)。探索超導(dǎo)，對(duì)與科學(xué)進(jìn)步與國家發(fā)展都具有重要意義。本文內(nèi)容整理自趙忠賢院士2017年在“墨子沙龍”上發(fā)表的演講。

超導(dǎo)一直是物理學(xué)術(shù)領(lǐng)域的熱門，盡管超導(dǎo)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)已有百年，在探索高溫超導(dǎo)材料和理論方面，它仍然非常年輕。而超導(dǎo)的實(shí)際應(yīng)用已經(jīng)改變了我們的生活，正是社會(huì)發(fā)展的體現(xiàn)。探索超導(dǎo)，對(duì)與科學(xué)進(jìn)步與國家發(fā)展都具有重要意義。本文內(nèi)容整理自趙忠賢院士2017年在“墨子沙龍”上發(fā)表的演講。

撰文?|?趙忠賢（中國科學(xué)院院士、中科院物理所研究員）
過去，超導(dǎo)研究是一個(gè)充滿發(fā)現(xiàn)與挑戰(zhàn)的領(lǐng)域，現(xiàn)在仍然是。//

超導(dǎo)的歷史

超導(dǎo)研究始于年。那一年，荷蘭物理學(xué)家?？恕た┝帧ぐ簝?nèi)斯繼1908年實(shí)現(xiàn)氦氣液化之后，在研究低溫下的汞的電阻行為時(shí)發(fā)現(xiàn)：在溫度降低到4.2K時(shí)，電阻為零。這一現(xiàn)象在1913年被正式確認(rèn)，被稱作“超導(dǎo)電性”。
當(dāng)時(shí)，物理學(xué)正處在從經(jīng)典物理學(xué)向現(xiàn)代物理學(xué)，特別是向量子力學(xué)過渡的時(shí)期。超導(dǎo)電性是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的宏觀量子現(xiàn)象，從一開始就引起了科學(xué)界的極大關(guān)注。雖然如此，但大家對(duì)它還是一頭霧水，其中包括愛因斯坦。愛因斯坦曾經(jīng)考慮過超導(dǎo)現(xiàn)象的起源問題，但是因?yàn)槟菚r(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)太少，他最后放棄了研究。現(xiàn)在回看，他的這個(gè)決定非常明智，因?yàn)橐恢钡胶芫弥?，超?dǎo)研究才有了重要進(jìn)展。有人開玩笑說，超導(dǎo)來得太早了，物理學(xué)界還沒有準(zhǔn)備好。
1933年，邁斯納和他的學(xué)生發(fā)現(xiàn)：一個(gè)理想的超導(dǎo)體，它內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于零。這個(gè)發(fā)現(xiàn)非常重要，它是超導(dǎo)體的又一個(gè)特質(zhì)。這個(gè)性質(zhì)（完全抗磁性）可能比零電阻更接近超導(dǎo)體的本質(zhì)，被稱作“邁斯納效應(yīng)”。

零電阻和完全抗磁性是超導(dǎo)體的兩個(gè)主要特征，缺一不可。
1935年，倫敦兄弟提出了以其姓氏命名的方程——倫敦方程，這一方程可以很好地描述超導(dǎo)現(xiàn)象的這兩個(gè)基本性質(zhì)，并確定超導(dǎo)是宏觀量子現(xiàn)象。再后來大家知道，邁斯納效應(yīng)是對(duì)稱性自發(fā)破缺的結(jié)果，是安德森-希格斯機(jī)制的一種表現(xiàn)形式。
到了二十世紀(jì)五十年代，列夫·朗道和維塔利·金茲堡提出金茲堡-朗道方程（G-L方程）。G-L超導(dǎo)唯象理論在相變理論的基礎(chǔ)上從物理中引進(jìn)有序參量，解釋并預(yù)言了一些超導(dǎo)的物理性質(zhì)，并由年輕的阿列克謝·阿布里科索夫發(fā)展出超導(dǎo)量子磁通點(diǎn)陣?yán)碚?。這奠定了超導(dǎo)強(qiáng)電應(yīng)用的基礎(chǔ)。
1957年，約翰·巴丁、利昂·庫珀、羅伯特·施里弗提出了超導(dǎo)電性的微觀理論——BCS理論（該理論以Bardden、Cooper、Schrieffer首字母縮寫而命名）。BCS理論成功地解釋了傳統(tǒng)金屬和合金的超導(dǎo)電性。BCS理論是量子場(chǎng)論理論進(jìn)展的一個(gè)里程碑，它不僅清晰地描述了超導(dǎo)的微觀物理圖像，其概念也被運(yùn)用于物理學(xué)的其他領(lǐng)域，如粒子物理、宇宙學(xué)等。當(dāng)時(shí)，羅伯特·施里弗26歲，利昂·庫珀也很年輕，僅27歲，只有約翰·巴丁是50歲左右。這是成名科學(xué)家和年輕科學(xué)家合作的典范，這對(duì)我們也很有借鑒意義，更多的年輕人需要在合作中成長起來。
1960年和1962年，兩個(gè)年輕人伊瓦爾·賈埃弗和布萊恩·約瑟夫森分別發(fā)現(xiàn)了單電子隧穿效應(yīng)和超導(dǎo)隧穿效應(yīng)，這對(duì)于超導(dǎo)問題的研究非常重要。單電子隧穿效應(yīng)和隧穿譜的實(shí)驗(yàn)結(jié)果展現(xiàn)出與BCS理論的高度一致性，而超導(dǎo)隧穿效應(yīng)（即約瑟夫森效應(yīng)）則充分展現(xiàn)了宏觀量子特性，并且成為許多超導(dǎo)電子學(xué)應(yīng)用的物理基礎(chǔ)。
1986年，瑞士的貝德諾爾茨和米勒發(fā)表了一篇文章，提出在一種氧化物系統(tǒng)里可能存在臨界溫度35K以上的超導(dǎo)現(xiàn)象。后經(jīng)多國科學(xué)家的努力，超導(dǎo)臨界溫度很快被提高到90K。高溫超導(dǎo)電性不僅對(duì)BCS理論提出挑戰(zhàn)（超過BCS理論可以解釋的最高臨界溫度），也推動(dòng)了對(duì)多體理論（包括高溫超導(dǎo)理論）的研究。
2008年，日本細(xì)野秀雄小組首先報(bào)道了在LaFeAsO體系（一種鐵基材料）中發(fā)現(xiàn)了溫度26K下的超導(dǎo)現(xiàn)象。大家之前都認(rèn)為，鐵對(duì)超導(dǎo)是不利的，這種晶體結(jié)構(gòu)體系我國之前也開展過研究，但由于思想不夠開放，我們合成新材料時(shí)用銅而不敢用鐵。這則報(bào)道剛一出來就引起了中國科學(xué)家的重視，認(rèn)為鐵基超導(dǎo)是一個(gè)重大的突破。很快，中國科學(xué)家就把超導(dǎo)臨界溫度提高到43K、52K、55K，而且發(fā)現(xiàn)了一些新的鐵基超導(dǎo)體。當(dāng)時(shí)，美國《科學(xué)》雜志有一篇評(píng)論，標(biāo)題叫《“新超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)”把中國科學(xué)家推向最前沿》。
鐵基超導(dǎo)體是對(duì)傳統(tǒng)BCS理論的又一次挑戰(zhàn)，這種材料中不僅蘊(yùn)藏著豐富的物理現(xiàn)象，而且有新的應(yīng)用價(jià)值。//

超導(dǎo)的應(yīng)用

超導(dǎo)體實(shí)際已經(jīng)在為人類服務(wù)，如醫(yī)用的MRI核磁成像設(shè)備的磁體，信息技術(shù)等現(xiàn)代科技領(lǐng)域中的重要基礎(chǔ)之一的電壓基準(zhǔn)，都是超導(dǎo)的。
1962年，商業(yè)超導(dǎo)NbTi線、超導(dǎo)磁體的出現(xiàn)及約瑟夫森預(yù)言并很快被證實(shí)的超導(dǎo)隧道效應(yīng)，標(biāo)志著超導(dǎo)進(jìn)入應(yīng)用時(shí)代。
超導(dǎo)的應(yīng)用基本體現(xiàn)在兩方面：弱電應(yīng)用和強(qiáng)電應(yīng)用。在我們的日常生活及一些科學(xué)實(shí)驗(yàn)、工程探測(cè)中，經(jīng)常需要對(duì)微弱的電磁信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，超導(dǎo)技術(shù)能夠幫助我們靈敏地檢測(cè)到這些微弱的信號(hào)，比如測(cè)量地磁場(chǎng)的分布和變化、人腦活動(dòng)時(shí)腦磁場(chǎng)的變化等。而強(qiáng)電應(yīng)用主要體現(xiàn)在電力工業(yè)、大型科學(xué)儀器中的超強(qiáng)磁體等方面。
現(xiàn)今，超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用涉及的領(lǐng)域有很多，例如信息技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)、科學(xué)儀器、電力、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域，可以概括為能源、信息和健康3個(gè)方面。下面，我簡單列舉幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例。
弱電應(yīng)用
電壓基準(zhǔn)現(xiàn)在的電器種類繁多，不同廠家生產(chǎn)的電器要想通用，必須要有標(biāo)準(zhǔn)電壓。以前，電壓基準(zhǔn)是依靠化學(xué)電池，但現(xiàn)在全世界采納的電壓基準(zhǔn)已改為依靠利用超導(dǎo)約瑟夫森效應(yīng)制作而成的器件。交流約瑟夫森效應(yīng)確立了電壓與頻率呈線性關(guān)系，系數(shù)只與普朗克常數(shù)和電子電荷有關(guān)。其精度由頻率測(cè)量來確定，因此具有極高的精度。由于具有與材料性質(zhì)無關(guān)、與環(huán)境條件（如溫度、磁場(chǎng)）無關(guān)、高精度等優(yōu)點(diǎn)，國際上已經(jīng)用約瑟夫森超導(dǎo)隧道結(jié)電壓基準(zhǔn)取代了化學(xué)電池電壓基準(zhǔn)。超導(dǎo)實(shí)際上與人的日常生活已經(jīng)息息相關(guān)。
超導(dǎo)量子干涉器件（SQUID）及其相關(guān)應(yīng)用SQUID是一種能測(cè)量微弱磁信號(hào)的、極其靈敏的器件，其原理是基于磁通量子化和約瑟夫森效應(yīng)。超導(dǎo)現(xiàn)象是一種宏觀量子現(xiàn)象，磁通量子化和約瑟夫森效應(yīng)是這種宏觀量子特性的典型體現(xiàn)，利用其制作的器件，其分辨率原則上只受量子力學(xué)不確定性原理的限制，也就是說沒有比它靈敏度再高的器件了。基于SQUID器件的儀器具有廣泛的應(yīng)用，在磁信號(hào)探測(cè)方面，能夠檢測(cè)出相當(dāng)于地球磁場(chǎng)近1000億分之一的變化，可以應(yīng)用于生物磁測(cè)量、大地磁測(cè)量、磁成像以及其他精密電磁測(cè)量等。

SQUID心磁圖。直接觀察靜態(tài)下的心磁圖，有助于醫(yī)生了解患者心臟功能的情況。SQUID心磁圖具有無創(chuàng)、無接觸、快速、方便等優(yōu)勢(shì)，可能探測(cè)到一些心電圖不能探測(cè)的癥狀，可能比心電圖在更早期階段探測(cè)到心臟變化的初期癥狀。
SQUID腦磁圖。腦磁圖也是超導(dǎo)的重要應(yīng)用，比如一個(gè)人在思考問題，大腦的活動(dòng)就可以體現(xiàn)在腦磁圖的變化中。另外，人腦聽到聲音以后，腦磁圖也會(huì)發(fā)生變化。腦磁信號(hào)非常微弱，因此有關(guān)腦磁圖的研究中，SQUID必不可少！目前，隨著人們對(duì)腦科學(xué)的重視，國內(nèi)正逐漸開展起腦磁圖的研究。腦磁圖的應(yīng)用包括：無創(chuàng)的腦功能檢查，中風(fēng)、癲癇病灶等病因的確定；腦功能區(qū)（視覺、聽覺、運(yùn)動(dòng)、體感、語言認(rèn)知等）的定位，等等。
大地測(cè)量和地磁測(cè)量。超導(dǎo)量子干涉器件可以測(cè)量從直流到高頻的信號(hào)，所以在米尺度范圍內(nèi)激發(fā)一個(gè)強(qiáng)的電磁波以后，通過測(cè)量不同頻率的電阻，就可以反映出大地不同深度的電阻。頻率越低，反映出的深度越低。正是因?yàn)槌瑢?dǎo)器件有測(cè)量低頻的能力，所以它可以測(cè)量大地極深處的電阻。最后通過把不同深度的電阻畫出來，我們就能知道大地內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。這個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)于礦藏探尋非常重要，尤其對(duì)油氣資源的確定有著重要意義。
地磁測(cè)量實(shí)際上是研究地磁場(chǎng)是否存在反常。比如我們想判斷一些礦場(chǎng)的成礦情況，我們只需要在飛機(jī)上放一個(gè)超導(dǎo)量子干涉測(cè)量儀，然后在一定范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，在掃描的過程中，我們就可以初步得到我們想要的信息，而這種信息對(duì)于地質(zhì)工作者非常重要。
超導(dǎo)微波器件高溫超導(dǎo)薄膜表面電阻小，即使在移動(dòng)通信的高頻頻率范圍內(nèi)，高溫超導(dǎo)材料的微波表面電阻僅為正常金屬的千分之一?；谶@一性質(zhì)，超導(dǎo)濾波器可以把普通濾波器無能為力的一些雜散信號(hào)濾掉。高溫超導(dǎo)濾波器具有許多突出優(yōu)點(diǎn)，例如：很小的插入損耗，很高的帶外抑制，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕。
在民用方面，北美的一些移動(dòng)通信基站已經(jīng)使用了超導(dǎo)濾波器，但是成本比較高。除北美使用的幾千臺(tái)之外，其他地方用的不多。我國也做過相關(guān)探索，北京的基站實(shí)驗(yàn)顯示，在使用了超導(dǎo)濾波器后，基站的性能確實(shí)得到了很大提高，但因?yàn)槌杀镜纫蛩貨]有得到推廣。對(duì)于提高衛(wèi)星、雷達(dá)等系統(tǒng)的靈敏度、選擇性和抗干擾能力，超導(dǎo)濾波器以及相關(guān)的超導(dǎo)微波器件已經(jīng)展現(xiàn)出重要價(jià)值。
超導(dǎo)電磁輻射和粒子探測(cè)器超導(dǎo)是大量電子對(duì)凝聚形成的一種狀態(tài)，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變非常陡峭，因此做成的電磁波探測(cè)器具有極高的靈敏度，而且覆蓋的波長范圍非常寬廣，廣泛用于天文望遠(yuǎn)鏡中，檢測(cè)外太空的各種微弱信號(hào)。近十年來，科學(xué)家開始了在量子保密通信、激光雷達(dá)測(cè)距、高靈敏和高分辨的譜儀等方面的應(yīng)用研究。
超導(dǎo)量子計(jì)算基于約瑟夫森結(jié)的超導(dǎo)電路在量子計(jì)算研究中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，容易擴(kuò)展，發(fā)展非常迅速，大型科技公司現(xiàn)在紛紛投入相關(guān)研發(fā)。谷歌團(tuán)隊(duì)首先利用超導(dǎo)量子比特系統(tǒng)展示了“量子優(yōu)勢(shì)”，IBM公司的超導(dǎo)量子云平臺(tái)已經(jīng)吸引大量研究人員進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)。我國在這方面的研究也進(jìn)步得非?？欤纬闪烁咝?、科研院所、大型科技企業(yè)和小型初創(chuàng)企業(yè)多方合作競爭的局面。
近年來，中國在超導(dǎo)單光子探測(cè)器及超導(dǎo)數(shù)字電路方面取得了重要進(jìn)步。
強(qiáng)電應(yīng)用
在強(qiáng)電應(yīng)用方面，超導(dǎo)也是極具優(yōu)勢(shì)的。利用超導(dǎo)線繞制的超導(dǎo)磁體可以產(chǎn)生很強(qiáng)的穩(wěn)恒磁場(chǎng)，在許多方面有不可替代的應(yīng)用。
核磁共振成像 ?核磁共振成像現(xiàn)在是醫(yī)學(xué)檢查中一個(gè)非常重要的手段，它是確定分子結(jié)構(gòu)和組織成像的有效手段之一。醫(yī)院常用的3T（特斯拉，磁感應(yīng)強(qiáng)度單位）或者1.5T 的核磁共振成像，所用到的磁體都是超導(dǎo)的。超導(dǎo)磁體不但磁場(chǎng)強(qiáng)度高，而且磁場(chǎng)非常穩(wěn)定，這保證了成像的清晰度。超導(dǎo)磁共振成像是超導(dǎo)最主要的商業(yè)應(yīng)用之一。近些年來，人們又開始研究更高磁場(chǎng)的核磁共振成像系統(tǒng)，以獲得更高的分辨率和更好地對(duì)微量元素成像。目前已有7T的產(chǎn)品出現(xiàn)，更高磁場(chǎng)的9.4T系統(tǒng)已經(jīng)建成、11.75T的系統(tǒng)即將建成。核磁共振成像現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大腦中血管的三維成像。使用高溫超導(dǎo)射頻探測(cè)線圈與使用銅質(zhì)射頻探測(cè)線圈相比，在低場(chǎng)情況下顯示出的成像效果更清晰。

磁約束受控核聚變在能源方面，很多人都聽說過“人造小太陽”，它是中國核聚變研究方面的一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置。利用核聚變釋放的巨大能量，未來有望解決困擾人類的能源危機(jī)。而超導(dǎo)材料是磁約束受控核聚變中不可替代的、制備強(qiáng)磁體的材料。
高能粒子加速器2012年，歐洲核子研究組織宣布，利用LHC，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了解釋質(zhì)量起源的希格斯玻色子。LHC采用超導(dǎo)磁體，由于它的磁場(chǎng)很強(qiáng)，因此能夠獲得更高的能量，發(fā)現(xiàn)新的粒子。國內(nèi)科學(xué)家也正在討論建造更高能量的加速器，準(zhǔn)備采用新型的鐵基或高溫超導(dǎo)帶材，以獲得更高的磁場(chǎng)。此外，加速器系統(tǒng)的探測(cè)器和微波諧振加速腔，也都用超導(dǎo)材料。最近在質(zhì)子、離子束治癌設(shè)備的加速器上，在處理核廢料的大型重離子加速器等方面，超導(dǎo)正在成為新的重要應(yīng)用方向。國內(nèi)的有關(guān)研究也正在積極進(jìn)行中。
交通運(yùn)輸交通方面，超導(dǎo)材料是新一代的艦船推動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，利用超導(dǎo)材料的下一代艦船推動(dòng)系統(tǒng)，可以做得體積更小、重量更輕、推進(jìn)力更強(qiáng)。另外，超導(dǎo)磁懸浮車，在速度、能耗、低噪聲等方面也很有優(yōu)勢(shì)。
基于超導(dǎo)強(qiáng)磁體的電磁感應(yīng)加熱對(duì)于需要熱加工成型的金屬（合金）材料，如鋁錠，利用鋁錠在超導(dǎo)強(qiáng)磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生渦流，從而實(shí)現(xiàn)電磁感應(yīng)加熱，這種方法具有能效高、加熱均勻性好等優(yōu)點(diǎn)。相比傳統(tǒng)的中頻電磁感應(yīng)加熱，其電熱轉(zhuǎn)換效率可以提高30%，這是非?？捎^的。目前，國內(nèi)已經(jīng)研制出基于高溫超導(dǎo)磁體的樣機(jī)。
以上僅僅列舉了超導(dǎo)技術(shù)的幾個(gè)代表性應(yīng)用。當(dāng)然，超導(dǎo)技術(shù)還有很多其他的應(yīng)用，比如：超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)電機(jī)、超導(dǎo)磁體污水處理系統(tǒng)、超電磁體礦物分離系統(tǒng)等。上述這些方面國內(nèi)都有重要進(jìn)展，有的已經(jīng)成為產(chǎn)品，如超導(dǎo)磁體污水處理系統(tǒng)。//

未來展望

目前在超導(dǎo)領(lǐng)域，人們對(duì)高溫超導(dǎo)機(jī)理的理解還不夠。另外，仍然不斷有新現(xiàn)象涌現(xiàn)，而對(duì)于很多新發(fā)現(xiàn)，利用現(xiàn)在的物理理論難以得到令人滿意的解釋。探索更適于應(yīng)用或更高臨界溫度的超導(dǎo)材料也是人們面臨的挑戰(zhàn)。同時(shí)，即便基于現(xiàn)在人們對(duì)于超導(dǎo)的理解和掌握的超導(dǎo)技術(shù)，超導(dǎo)技術(shù)的很多應(yīng)用前景也還沒有得到很好的挖掘。
對(duì)高溫超導(dǎo)體（包括銅氧化合物超導(dǎo)體及鐵基超導(dǎo)體等）機(jī)理的認(rèn)識(shí)將會(huì)極大地促進(jìn)凝聚態(tài)物理學(xué)的發(fā)展，因?yàn)樗菑?qiáng)關(guān)聯(lián)的電子體系。雖然鐵基超導(dǎo)體關(guān)聯(lián)沒那么強(qiáng)，但是以銅基超導(dǎo)體為例的話，現(xiàn)在研究了多年，大家竟然沒有得到共識(shí)。某種意義上說，高溫超導(dǎo)機(jī)理的解決可能會(huì)與強(qiáng)關(guān)聯(lián)多體量子論同時(shí)出現(xiàn)，這將對(duì)量子力學(xué)的發(fā)展、新物理學(xué)的發(fā)現(xiàn)，以及對(duì)應(yīng)用的推動(dòng)，都將起到非常巨大的作用。鐵基超導(dǎo)性的機(jī)理也不能用傳統(tǒng)的BCS理論解釋。菲利普·安德森說過，如果鐵基超導(dǎo)的機(jī)理與銅氧化合物的不同，那就更有意義了。究竟哪些實(shí)驗(yàn)結(jié)果是本征的，哪些是決定性的，都需要進(jìn)一步的研究。理論也需要在決定性的實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展。
探索新的高臨界溫度超導(dǎo)體似乎是個(gè)永恒的課題。對(duì)于高溫超導(dǎo)體家族的特性研究可以讓我們歸納出一些規(guī)律，這有助于我們尋找新的非常規(guī)超導(dǎo)體。另外我們要努力探索更適于應(yīng)用的超導(dǎo)體，包括實(shí)用超導(dǎo)材料的新工藝。鐵基超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)是個(gè)極大的推動(dòng)，不僅使科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第二個(gè)高溫超導(dǎo)的家族，而且對(duì)人類而言還是一次思想的解放。從應(yīng)用角度考慮，雖然它的臨界溫度還低于銅氧化合物，但相干長度稍大些。超高的臨界磁場(chǎng)及相對(duì)容易加工的特點(diǎn)使其在超強(qiáng)磁體方面有很好的應(yīng)用前景。另外，在現(xiàn)在的鐵基系列內(nèi)還有很多發(fā)現(xiàn)機(jī)會(huì)，甚至銅基里面也仍有很多機(jī)會(huì)，比如可以在銅氧化物中挖掘更適合在110K以下應(yīng)用的超導(dǎo)體。這種超導(dǎo)體用處會(huì)很大，因?yàn)橐簯B(tài)天然氣的溫度容易降至110K以下，這使得超導(dǎo)的應(yīng)用成本更低、應(yīng)用場(chǎng)景更廣，而且還有可能在使用超導(dǎo)輸電的同時(shí)輸送液化天然氣；在太空中，背著太陽一面的地方溫度在110K以下，空間應(yīng)用也有潛力。
我們還要擴(kuò)展現(xiàn)有的包括低溫超導(dǎo)體在內(nèi)的應(yīng)用?；诔瑢?dǎo)強(qiáng)磁體的電磁感應(yīng)加熱應(yīng)該得到重視，電熱轉(zhuǎn)換效率可以提高30%，這是一個(gè)飛躍。超導(dǎo)電子學(xué)有極大的潛力應(yīng)用，例如可以開展超導(dǎo)數(shù)字電路研究。現(xiàn)在超導(dǎo)數(shù)字電路和半導(dǎo)體技術(shù)在很多工藝上是兼容的，如果兩者結(jié)合起來，在解決耗能方面將會(huì)有很大的作用。超導(dǎo)數(shù)字電路還具有速度快、脈沖信號(hào)傳輸無色散等優(yōu)點(diǎn)。另外，具有宏觀量子特征的超導(dǎo)體可用于量子計(jì)算，至少在量子計(jì)算的目前發(fā)展階段，超導(dǎo)體應(yīng)該是非常有優(yōu)勢(shì)的。
超導(dǎo)是一個(gè)充滿挑戰(zhàn)與發(fā)現(xiàn)的領(lǐng)域。自1911年發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象到現(xiàn)在，已經(jīng)有100多年了。盡管人類已經(jīng)有了很多重要發(fā)現(xiàn)，但實(shí)際上超導(dǎo)研究還很年輕。Forever Young！（永遠(yuǎn)年輕?。?/span>

本文經(jīng)授權(quán)選自《科學(xué)之美》（墨子沙龍、朱燕南、潘杜若編著，人民郵電出版社2023年3月）。