量子计算加速新材料研发：超导材料新突破

量子计算加速新材料研发：超导材料新突破

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http://world.chinadaily.com.cn/a/202410/11/WS67089b60a310b59111d9d5f7.html

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https://www.spinq.cn/newsDetail/3121af82-c565-4199-8eea-2f4c21b2e4ec

量子计算技术正在为新材料研发插上科技翅膀。通过精确模拟和预测材料性质，科学家们能够快速发现并优化新型材料。最近，中国科研团队在超导材料领域接连取得重大突破，为量子计算和能源技术的发展带来了新的希望。

在超导材料研究领域，中国科学家近期取得了两项重要突破。

铬基笼目结构超导材料

浙江大学曹光旱团队率先制备出新型铬基笼目结构CsCr3Sb5单晶。这种材料具有独特的笼目晶格结构，能够在高压条件下表现出超导性，并具有强烈的电子关联和磁性特征。

然而，这种材料极其脆弱，厚度仅有头发丝直径的三分之一，单晶样品合成也非常困难。在怀柔科学城综合极端条件实验装置（SECUF）的支持下，研究团队成功测量了该材料的多种物理性质，特别是在55K时发生的“磁相变”现象。在3.65—8GPa的压力范围内，材料的超导转变温度最高达到了6.4K。

镍基高温超导体

中国科学院物理研究所联合国内外多个研究团队，在镍基高温超导体研究中取得重要进展。科研人员利用SECUF的六面砧高压实验站和强磁场核磁共振实验站，在La2PrNi2O7多晶样品中同时提供了高压下实现块体高温超导电性的两个关键实验证据：零电阻和完全抗磁性。

这一发现澄清了目前双镍氧层钙钛矿材料中高温超导电性起源和体超导的争议问题，并揭示了微观结构无序对高温超导电性的不利影响。相关成果已发表在国际学术期刊《自然》上。

超导材料在量子计算领域展现出巨大的应用潜力。例如，超导量子比特利用超导体的无电阻特性，能够在极低温度下实现量子态的存储与操作。魔角石墨烯的研究显示，其超导性大大提高了量子比特的稳定性和操作速度。

此外，超导材料在能源传输方面也具有重要应用价值。传统电力传输中，电能在导线中会产生损耗，而超导材料可以在不损耗能量的情况下传输电流，这为未来的电力网络提供了全新的解决方案。

尽管超导材料展现出广阔的应用前景，但仍面临一些技术挑战。例如，超导材料通常需要在极低温度下才能发挥其特性，这限制了它们的实际应用。此外，超导材料的制备工艺复杂，成本较高，如何降低生产成本并提高材料的稳定性，仍然是科研人员需要解决的问题。

未来的研究方向可能包括探索新型超导材料的合成方法，尤其是那些能够在更高温度下工作或具有更强超导特性的材料。同时，结合人工智能和机器学习等现代技术，能够加速新材料的发现与优化过程。

随着研究的深入，科学家们开始关注如何利用量子几何的特性来设计新型超导材料。通过调节材料的结构和电子相互作用，研究者们希望能够发现更多具有特殊超导特性的材料，从而推动量子计算和其他高科技应用的发展。