麻省理工學院 (MIT) 的等離子科學與融合中心研究人員開發了一種基於超導二極管 (SD) 的整流器，該技術能夠為超導的經典和量子電腦提供直流電 (DC)。這項技術對於在如 CERN 等研究機構的探測電路中尋找暗物質具有重要意義。
隨著人工智能 (AI) 等技術的興起，預計未來幾年數據中心的能耗將大幅增加。當前的計算技術主要依賴矽，雖然能處理大量信息，但能效並不理想。半導體組件的特性導致大量能量被浪費，並以熱量的形式排出。
超導電子學作為一種潛在的替代方案，能提供高端計算解決方案。然而，這些系統需在極低和環境溫度之間運行，並需要大量的接線來連接這兩個組件。
如果超導電子學要取代半導體技術，則需要變得更加精簡，這正是MIT研究人員長期以來努力的方向。
在將交流電 (AC) 轉換為直流電 (DC) 的過程中，對於計算組件的高效運行至關重要。對於半導體電子學來說，這一轉換在接近零度的溫度下尤為困難。
量子電腦的電源供應至關重要，因為其供電方式可能因過多的熱量或電磁噪聲而導致干擾。這些噪聲主要來自連接環境溫度組件與超冷電子組件的多條電線。
由Jagadeesh Moodera領導的研究團隊解決了這一問題，開發出一種基於超導二極管的超導整流器，能在單一芯片上實現交流電到直流電的轉換，並減少所需的接線數量。
Moodera及其團隊之前曾研究過由薄層超導材料製成的SD基整流器。雖然這一方法在過去幾年引起了相當大的興趣，但當時的工作僅限於單個SD的操作。
在最近的研究中，研究人員成功整合了四個SD，並在低溫下實現了交流電到直流電的轉換。這一成就有助於通過減少電路電線中的熱量和電磁噪聲來實現量子系統的更清潔運行。
Moodera在新聞稿中表示：“我們的工作為未來幾年內實現高能效、實用的超導計算機鋪平了道路。此外，我們預期這項研究將增強量子位的穩定性，推進量子計算計劃的實現。”
這些SD還可以作為隔離器或循環器，幫助隔離量子位信號與外部觸發信號。這不僅使量子計算的夢想更接近現實，還為進一步的科學研究打開了大門。
超導邏輯電路在暗物質探測電路中也扮演著重要角色，例如在CERN的實驗和美國伯克利國家實驗室的LUX-ZEPLIN中使用的電路。
研究結果已發表在《Nature Electronics》期刊上。
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