西班牙ICMAB研究所、意大利米兰理工和比利时列日大学联合团队,在《先进功能材料》发了个成果:用一束激光,像拿笔在纸上画线一样,在高温超导材料上“画”出超导区和绝缘区,精度到纳米级。

以前超导材料要么整片能零电阻导电,要么整片不行。现在同一块材料上,左边超导,右边绝缘,中间还能留过渡带。这等于把“整块通断”,变成了“想在哪通就在哪通”。

超导是量子计算机、超导芯片、下一代存储器的底座。谁能在微小尺度上加工它,谁就捏住了未来器件的一把钥匙。

高温超导材料,说白了是一种陶瓷。冷到零下196度左右,用便宜液氮就能达到,它的电阻会突然归零。电流跑起来不发热、不损耗。

麻烦在加工。它又硬又脆,传统芯片那套光刻、蚀刻,要么把材料搞坏,要么精度上不去。

更关键的是氧含量。氧给足,它超导;氧抽走,它变绝缘。以前只能整片氧化,或整片脱氧。想在同一片膜上做出“一半超导一半绝缘”的精细图案,比在豆腐上雕花还难。

欧洲团队的办法不复杂:激光聚焦到材料表面,局部加热,控制氧原子是进来还是跑出去。

激光功率大一点、照得久一点,氧跑得多,那块变绝缘;功率小一点、时间短一点,氧留得住,那块还超导。一笔一笔扫过去,图案就出来了。

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这不是实验室里的小把戏,背后是打了三十多年的超导竞赛。

美国在超导量子计算上砸钱最狠。谷歌、IBM的量子路线图,底层都离不开超导约瑟夫森结,也就是在超导材料上做极精细的“三明治结构”。图案画得越小越准,量子比特就越有希望往上堆。

日本在超导电子学上积累深,超导滤波器、超导传感器家底很厚。

欧洲这次卡住的位置很关键:不改材料整体,只做局部编程。以后做超导芯片,可能不再需要复杂多层光刻,一束激光扫过去,图案就出来。若这条路走通,超导器件的成本和周期都会往下掉。

大家抢的是同一个东西:怎么把超导材料变成能像硅一样随便“写”的芯片底座。

先下结论:高温超导材料本身,中国是世界第一梯队;超导量子计算,中国也在第一方阵;但“激光直写调控超导性”这个精密加工细分方向,这次欧洲团队确实抢了先手。

中科院物理所、上海微系统所、中国科大,在高温超导薄膜制备上做了几十年。铁基超导那几年,中国团队刷过世界纪录。“祖冲之号”系列,让中国成为全球第二个实现量子优越性的国家。量子芯片底层,同样是超导结的精密加工。

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国内也有人用飞秒激光调控超导薄膜性能。但从公开成果看,做到“纳米级精度、连续调控氧含量、画出超导—绝缘任意图案”这一步,欧洲团队是第一个。

这不丢人。超导精密加工门槛极高,欧洲人在扫描探针、电子束光刻上攒了几十年手艺。咱们在追,追得不慢。

中国还有全球最大的超导应用市场:电网、医疗成像、大科学装置都在用。有市场就有场景,有场景就有迭代。

如果“激光画超导”走通,最先受益的是量子计算机。现在超导量子芯片要一层层镀膜、光刻、蚀刻,一个环节出错整片报废。激光能直接“写”电路,研发迭代会快一个量级。

第二个是超导存储器。超导存储单元速度快、功耗低,但以前很难在微小尺度做出超导区和绝缘区阵列。现在能画,阵列就能做。

再往远看,电磁炮、舰船电力系统、机载雷达,都盯着超导器件。谁做得更小、更便宜、更可编程,谁就能更快装到装备上。

欧洲人画的是一小块超导图案,背后画的是未来芯片制造的一条新路。

这条路中国要不要走?当然要走。我们有材料底子,有量子计算布局,有激光加工产业链。缺的不是能力,是在这个细分方向上抢第一的意识和速度。

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