超导计算机

超导计算机就是以超导器件作为元器件的计算机。这类计算机的优点在于速度快，功耗小、体积小。使其具有这些优点的原因，在于使用了超导器件。那么，什么是超导器件呢？

1908 年，最后一个“永久气体”——氦被成功的液化了，从而获得了-

269℃的超低温。三年后，荷兰物理学家昂尼斯发现，当温度接近-269℃时， 电流可无阻地流过固态汞。这种在一定温度下，电阻完全消失的零电阻现象称为“超导电现象”。具有超导电性质的物质，叫超导体。1962 年英国剑桥研究生约瑟夫逊提出了超导隧道效应，在一种“超导体——绝缘体——超导体”的特殊结构中，给超导薄膜两边加上电压时，电子便好像过隧道一样毫无阻挡地从厚度只有约 10 埃的绝缘介质层穿过，形成很小的电流，而两端没有电压；但当电流超过某一临界电流，或从外部加上小磁场使临界电流变化时，电子对即受绝缘层阻挡而在两端产生电压降，使之从无电压状态变到有电压状态。

这种无电压和有电压状态的高速变化，分别对应于二进制中“0”和“1” 的逻辑动作。以此为基础，科学家们终于研制出超导开关器件和超导存储器这两种计算机的最基本器件。

目前，这些超导器件的开关速度可达微微秒级，比高速硅集成电路要快几百倍；但功耗又非常小，仅为硅集成电路的几百分之一。有人预测，超导器件用于计算机，将使过去需要 10 千瓦功率的大中型计算机，只用一节干电池可工作，因功耗小，发生热量小，故集成度可望做得很高，目前已实现了大规模集成化。同时，其器件结构基本上可用现行大规模集成电路工艺制造。

虽然超导器件在上述各个方面显示出无可批拟的优越，但离研制成超导计算机还有相当历程。同时，利用深冷超导技术实现的约瑟夫逊效应器件需冷却到-270℃左右，这不能不说是一个很大的障碍。如果超导现象有在常温下实现，那么其实用价值就大得多了。

可喜的是，美国的材料工程师与瓦尔迪克于 1980 年偶然发现了室温超导性：他用四探针测试溴化钛晶体的电阻，在两个方向上电阻是正常的，但使他惊奇的是，在第三个方面上电阻却为零。他测量了十几块晶体，都得出零电阻结果。

室温超导性若能实现，超导计算机将前途无量。