社科在线未来的超级计算机不需要冷却了，因为基于超导二极管的芯片形成的超导计算机，其自身不会出现发热现象。零电阻的超级导体让“芯片发烫”问题有望从源头上解决。小到手机、平板、笔记本电脑的散热，大到数据中心、超算中心热能消耗问题都将化解。
要实现这一愿景的关键是超导材料能否“单向导电”。4月12日，入选2022年度“中国科学十大进展”的“实验证实超导态‘分段费米面’”成果在上海交通大学发布，有望推动超导计算机研发。
就像一瓶半满的水能看到水面一样，一个半满的“能量带”——即能带也能观测到“电子面”，物理术语叫“费米面”。一个固体材料有没有费米面，会决定它很多物理性质，包括是否导电，是否透光等。
手机、电脑用的时间长了会变热，这是因为普通导体有电阻，所以在导电的同时会发热。超导体的神奇之处在于它没有电阻，导电的时候不发热。超导现象自从1911年被发现，百年来研究表明，超导体竟然没有费米面。1965年，德国物理学家Peter Fulde理论预言，有可能在原本没有费米面的超导体中产生出一种特殊的“分段费米面”。然而，实现“分段费米面”在实验上十分困难，历史上许多尝试均未成功。
上海交大贾金锋院士、郑浩教授团队，与麻省理工学院傅亮团队合作，设计制备了拓扑绝缘体/超导体(Bi2Te3/NbSe2)的异质结新体系，借助超导的“近邻效应”，在碲化铋(Bi2Te3)中诱导出超导，实现并观察到了58年之前科学预言中的“分段费米面”。
研究表明，拥有“分段费米面”的超导体，可以实现正向零电阻导电和反向非零电阻导电的独特现象(约瑟夫森二级管效应)，可以用来构建超导计算机以实现无能耗的高效计算。
中科院院士、上海交大物理与天文学院教授、李政道研究所拓扑量子计算实验平台负责人贾金锋表示，该项成果是上海交大物理与天文学院团队多年工作积累和延续。2012年团队制备出了拓扑绝缘体/超导体的异质结，证明了该体系为拓扑超导，并在其中观察到了人们长期追求事关拓扑量子计算的“马约拉纳零能模”。十年如一日，这次成果也是在该体系中发现的新现象，是对该体系持续不断研究的最佳回报。
“通过这一方法和路径，研发超导二极管，或需5到10年。”物理与天文学院教授、李政道研究所平台建设学者郑浩说，未来将会以具有“分段费米面”的超导体为平台，探索构筑新型拓扑超导态、实现超导二极管效应等重要物理效应的可能性。另外，还可以为例如有限动量超导、库伯对密度波等很多具有重要物理学理论研究价值的课题提供关键的研究载体。
上海交通大学校务委员会专职副主任吴旦强调，基础研究是整个科学体系的源头，是所有技术问题的总机关。他表示，近年来学校持续从3个方面强化基础科研：一是继续强化科研自主布局、提升基础策源能力;二是坚持目标导向和自由探索两条腿走路，推进科研组织模式范式创新;三是坚持遵循科技创新和人才成长规律，构建健康良好科研生态体系，全面释放人才创新活力，大力弘扬“敢为人先、与日俱进、勇攀高峰、求真务实”的创新精神，为建设世界一流大学贡献基础支撑。
