室温超导已成真？业内大咖解读：将为量子计算、可控核聚将带来什么改变

兰加·迪亚斯 图片来源：罗彻斯特大学官网截图

3月7日，美国罗切斯特大学的物理学家兰加·迪亚斯（Ranga Dias）及其团队在美国物理学会会议上称，他们在最新的实验中研发了一种由氢、氮和镥的材料，约在21℃的温度以及1G帕（约相当于1万个标准大气压）的压力下进入超导状态。

迪亚斯自称这将是一项重塑21世纪的革命性技术，也有人已将其称为“第四次科技革命”。

量子计算、可控核聚变的技术路线中，超导是重要的实现条件。室温超导能否助力量子计算、可控核聚变的发展呢？

革命性技术？

在中科创星创始人米磊博士看来，超导技术将推动未来的能源革命。

“‘高温’超导材料制成的导线，在临界电流密度、最高磁场强度等参数上都比低温超导导线更优。因此，能在相同条件下创造更强的磁场，使小型的、商业化的托卡马克（注：指用以实现受控核聚变的环形容器）成为可能。”米磊在3月9日上午接受《每日经济新闻》记者采访时表示，“超导之于能源领域，就是半导体之于信息领域。过去60年，信息革命依靠的是半导体材料的突破，未来60年的能源革命，依靠的是超导材料的突破。”

超导技术的实现路径主要有两条：低温和高压。

3月9日，一位新材料行业人士在朋友圈中发文称：“在常压下通过超低温实现超导态，和在常温下通过超高压强实现超导态，一直是超导学界的两种技术路线，都是通过极端物理状态（低温或高压）实现超导转变。前一种方式（超低温）更倾向于实际应用，因此现有的超导导线都采用这种路线。”

米磊、东吴证券电子团队、华鑫证券电子团队也持类似观点。原因在于，Dias团队实现的“室温超导”，实际是高压室温超导。与实现低温环境相比，其实实现高压环境的难度也相当大。

华鑫证券电子团队认为，高压超导虽然实现室温，但商业化难度巨大，1万倍标准大气压（1标准大气压=101.325千帕）的工业难度显著高于液冷。

据东吴证券电子，所谓超导现象，是指电材料在特定环境下呈现电阻等于零以及排斥磁力线的现象。低温超导需要在-245℃以下的环境实现，需要用液氦才能实现。而“高温”超导由于带材材料的技术突破，只需要在液氮冷却环境下——即-200℃左右即可实现（此处“高温”仅针对液氮环境下的相对“高温”，下同）。由于液氮价格相较于液氦价格极低，因此更适用于大规模的产业化。

图片来源：视觉中国

不仅仅是券商机构，商业聚变能开发企业星环聚能也这样认为。星环聚能CEO陈锐3月9日在网上接受《每日经济新闻》记者采访时表示：“首先，（Dias团队）研究成果还有待其他科学家去重复实验。就算这个结果是正确的，它的一个实现条件是1G帕。这个条件下，目前来说（可控核）聚变是不能用的。”

关键点：常压下的室温超导

外界对于室温超导技术的期待，主要是室温、常压下的超导环境。比如在量子计算、可控核聚变领域，常温、常压下的超导，才对上述技术降低成本就卓有成效。

“虽然有观点认为，如果能实现到部署室温量子计算机，可以使研究人员能够真正利用现场计算、维护和集成，但业内人士抱着更谨慎和乐观的态度。”近日，国盾量子（SH688027，股价136.8元，市值110亿元）相关负责人通过微信对《每日经济新闻》记者表示：“对量子计算来说，超导体的零电阻特性在超导量子计算领域中有重要的应用。但问题在于，量子计算的核心任务是对量子比特做精确的操控，这涉及多个方面的因素。比如，在量子领域，温度也是‘噪声’的一种，只有将环境温度降低到绝对零度附近，才可以降低温度所导致的系统扰动，而常温超导本身，还是会有温度带来的‘噪声’干扰；又比如，量子比特的相干性能的一个主要决定因素是超导材料的相干长度，‘高温’超导材料虽然超导转变温度低，但是相干长度极短，制备成量子比特相干性能会极短。此外，‘高温’超导材料复杂，多为陶瓷材料，难于加工，很难应用到对工艺要求苛刻的量子比特上。综合来看，近期看，（室温超导）对超导量子计算意义不大。当然从远期看，还是要关注新技术发现带来的更多可能性。”

电影中的量子计算机 图片来源：豆瓣

陈锐也表示：“如果真的能够实现室温超导，站在我的角度，对聚变这个行业来说，有两个直接的好处。一是成本，二是电流密度。成本方面，第一，不再使用低温超导的话，那么我们设计中整套的低温系统就不需要了。低温系统是非常贵的，如此一来整个建设成本会大幅下降。第二是设计成本，对于低温系统来说，真空室外面还要加一个真空室，整个机械设计是非常复杂的。实现室温超导，机械设计难度会大幅下降。”

除了成本下降，室温超导也可能带来电流密度提升。陈锐补充表示：“从低温超导到‘高温’超导，整个电流密度是在提升的。如果室温超导真能够实现，且保持电流密度提升态势，这是非常好的。因为电流密度的提升，意味着在更小的体积内，风机能够承载更大的电流。这对我们做这种磁约束聚变来说是非常大的利好。”

值得注意的是，陈锐也强调，上述室温超导指的是常压下的室温超导。

不仅仅是量子计算和可控核聚变，室温超导技术若能实现，将有利于电力输送、磁悬浮列车的发展。米磊表示：“目前电力输送主要靠电缆，其在电力输送过程中有大量损耗。若使用超导材料，将会节省很多铜的使用。此外，磁悬浮列车使用超导材料，可把时速提到800~1000公里/每小时，更快也更舒适。”

产业化：更倾向于发展高温超导

从产业化角度，目前低温超导比较成熟，正往“高温”超导方向发展。3月9日，A股室温超导概念股中，超导带材企业永鼎股份（SH600105，股价4.61元，市值64.8亿元）涨停，生产“高温”超导材料的企业百利电气（SH600468，股价4.74元，市值51.6亿元）同样涨停。

有趣的是，“高温”超导龙头企业联创光电（SH600363，股价33.38元，市值152亿元）却一度不涨反跌。截至3月9日收盘，联创光电上涨1.68%。

事实上，“高温”超导已经开始逐渐应用。米磊表示：“现在有一些摩天大厦，就使用‘高温’超导材料替代电缆来输送电力，这样可以节省很多空间。”

陈锐认为：“至少在聚变领域，不管是国外顶尖的商业聚变公司、聚变机构，还是国内的商业聚变公司，大家基本上都采用‘高温’超导路线。‘高温’超导目前正从实验室走向工业化过程中，已具备相当的工业化能力，只是没有低温超导工业化水平那么高。”

简而言之，常压下的室温超导是产业界追求的方向。但就目前产业化水平看，应用层面更偏向使用“高温”超导。

封面图片来源：视觉中国