抵抗是徒劳的：纳米线可以提供稳定，易于制造的超导晶体管

麻省理工学院研究人员正在开发超导纳米线，其可以实现更有效的超导电子器件。

灵感到数十年的MIT研究，新技术可以提高量子计算机和其他超导电子设备。

超导体 - 导电没有阻力的材料 - 是显着的。它们提供了宏观瞥见进入量子现象，其通常仅在原子水平处可观察到。超出其物理特性，超导体也很有用。它们在医学成像，量子计算机和与望远镜一起使用的相机中找到。

但超导装置可以是Finichy。通常，它们的制造和容易从环境噪音中易受昂贵。由于在电气工程系和计算机科学系Karl Berggren集团的研究，这可能会改变。

研究人员正在开发超导纳米线，其可以实现更有效的超导电子器件。Berggren说，纳米线的潜在好处从其简单得分。“在一天结束时，它只是一根电线。”

Berggren将在本月的IEEE固态电路会议上展示研究摘要。

抵抗是徒劳的

大多数金属丧失阻力并在极低的温度下变得超导，通常只有零零的几度。它们用于感测磁场，尤其是在监测大脑活动的高度敏感情况下。它们还具有昆腾和古典计算的应用。

这些超导体中的许多潜在的是在20世纪60年代中发明的设备，称为约瑟夫森结 - 基本上两个由薄绝缘体分开的超导体。“这就是导致传统超导电子器件的原因，然后最终到超导量子计算机，”Berggren说。

然而，约瑟夫森交界处“从根本上是一个微妙的物体”，“伯格伦补充道。这可以直接转化为制造的成本和复杂性，特别是对于薄薄的绝缘以后。基于Josephson Junction的超导体也可能与他人不太好玩：“如果您尝试将其与传统电子设备连接，如我们手机或计算机中的种类，那么来自这些噪音只是沼泽沼泽。因此，当您试图与外界互动时，控制更大规模对象的缺乏能力是一个真正的缺点。“

为了克服这些缺点，Berggren正在开发一种新技术 - 超导纳米线 - 基根比约瑟夫森交汇处较大。

Cryotron重新启动

1956年，MIT电气工程师Dudley Buck发布了一个名为CrotoTron的超导计算机交换机的描述。该装置几乎不止两个超导线：一个是直的，另一个是在它周围盘绕的。冷冻龙充当开关，因为当电流流过盘绕时，其磁场会降低流过直线的电流。

当时，冷冻龙比其他类型的计算开关相同，如真空管或晶体管，并降压认为冷冻液可能成为计算机的构建块。但在1959年，Buck突然在32岁时死亡，停止了冷冻热潮的发展。（从那时起，晶体管已经缩放到微观尺寸，今天组成了计算机的核心逻辑组件。）

现在，Berggren是关于超导计算机交换机的Rekindling Buck的想法。“我们所做的设备非常像冷冻乐队，因为他们不需要约瑟夫森连接点，”他说。他被称为他的超导纳米线装置，纳米冷冻队致敬 - 尽管它与原始冷冻龙不同的工作。

纳米冷冻龙使用热量触发开关，而不是磁场。在Berggren的装置中，电流通过称为“通道”的超导，过冷线运行。该频道由称为“扼流圈”的甚至更小的电线相交 - 就像由侧面道路相交的多百万高速公路。当电流通过扼流圈发送时，其超导性突破并加热。一旦热量从扼流到主通道扩展，它会导致主通道也失去其超导状态。

Berggren的小组已经证明了纳米冷冻室用作电子元件的概念证据。Berggren的前学生Adam McCaughan开发了一种使用纳米冷冻规范来添加二进制数字的设备。Berggren已成功使用纳米冷冻群作为超导装置和古典晶体管基电子之间的界面。

Berggren说，他的小组的超导纳米线可以有一天补充 - 或者也许与Josephson结基超导装置竞争。“电线相对容易制作，因此它可能在可制造性方面具有一些优势，”他说。

他认为纳米冷冻龙可以在一天内找到一个超导量子计算机和用于望远镜的过冷电子产品的家。他说，电线功耗低，所以它们也可以方便地用于能量饥饿的应用程序。“这可能不会将晶体管替换在手机中，但如果它可以将晶体管替换在服务器场或数据中心中？这将是一个巨大的影响。“

除了具体的申请之外，Berggren在超导纳米线上的工作众所周知。“我们在这里做了基础研究。虽然我们对应用程序感兴趣，但我们也兴趣：有什么不同类型的计算方法？作为一个社会，我们真的专注于半导体和晶体管。但我们想知道还有什么可能出现在那里。“

国家科学基金会提供了Berggren实验室纳米冷冻室研究的初步资金。