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许超导电子学一个将来

2019-08-04 21:26  作者:澳门金沙导航 点击:次 

 
 
许超导电子学一个未来  
 

中科院上海微系统与信息技术研究所供图

■本报记者 陈欢欢

2009年5月的南京紫金山,春意正浓。

日本国家信息与通信研究机构超导电子学研究组组长王镇像以前很多次一样,回国参加学术会议。没想到,两位访客正在等待他,并带来了一道影响他后半生的选择题。

不请自来的是中国科学院上海微系统与信息技术研究所(以下简称上海微系统所)研究员谢晓明和尤立星。

“我们要在上海建一个超导电子学研究平台,您能不能回来?”谢晓明开门见山。

“超导电子学研究跟半导体电子学一样,要投大钱才能搞起来,以前国内没人做,现在中科院愿意养大这个‘小娃娃’,我很感兴趣!”面对这道选择题,王镇没有犹豫,“我在国外工作二十多年了,现在回国还能抓紧时间再干几年,回!”

果然,之后几年,上海微系统所接连承担中科院A类、B类战略性先导科技专项,成立中国科学院超导电子学卓越创新中心(以下简称超导电子学卓越中心)……从汇聚人才到承担重大项目,再到突破体制障碍、集中力量办大事,超导电子学这个幼小的生命正在中科院茁壮成长。

孕育诞生

超导电子学这个“小娃娃”着实不简单。

超导是指某些物质在一定温度条件下(一般为较低温度)电阻降为零的性质。超导电子学是超导物理、材料科学与电子技术相结合的一门交叉学科。超导器件具有极高灵敏度、低噪声、宽频带等突出优势,可用于半导体器件无法胜任的关键应用。

随着半导体集成电路逼近物理和技术极限,速度和功耗已成为难以逾越的障碍。谁将成为后摩尔时代的接替者?超导数字电路和量子比特电路被认为是未来最有希望的颠覆性技术。

发展这两种技术,都离不开超导电子学。“这也是为什么几十年来,发达国家一直致力于发展超导电子学研究的原因。”谢晓明告诉《中国科学报》。

如果不考虑成本,超导器件和电路堪称“完美”。但是,为了达到超导需要的低温,则必须付出高额成本。在谢晓明看来,这也是我国超导电子学发展落后的主要原因,“早期甚至连降温的液氦都买不起”。

高温超导机理被誉为凝聚态物理皇冠上的明珠,目前尚未完全破解。我国科学家赵忠贤、陈仙辉等人在高温超导材料领域做出了世界领先的研究工作,成为国际舞台上最活跃、最有影响力的研究力量之一。然而在超导电子学领域,我国和国际先进水平存在较大差距,在一些关键领域甚至是空白。

以冶金技术起家的上海微系统所,在超导方面起步很早,我国第一根低温超导线就是在这里诞生的。但是,随着时代进步和学科发展,所领导班子意识到,研究所的主攻方向必须根据自身优势和国家需求动态调整,不能沿惯性发展。在不断的自我改革和调整中,2006年,上海微系统所原所长、时任中科院副院长江绵恒拍板,将超导电子学确定为上海微系统所的主攻方向之一。

“江院长当时明确指出,中科院要立足解决国家重大需求,不一定立刻产生巨大经济效应,未来会有重大应用的就应该投入。”谢晓明回忆说。

果不其然,经过几年积累,2012年,上海微系统所迎来一次重要的发展机遇, 澳门金沙赌城充值,牵头承担了中科院B类战略性先导科技专项“超导电子器件应用基础研究”,参与单位包括中科院紫金山天文台、上海硅酸盐研究所(以下简称上海硅酸盐所)、中国科学技术大学(以下简称中国科大)等。为了协调各单位协同创新,又成立了中科院上海超导中心,王镇担任首席科学家,谢晓明是专项负责人和中心主任。

先导专项不仅给了各参与单位一个更大的舞台,也让他们感受到协同创新的力量。“放眼全国,要想打破各单位界线、集合最强的力量搞超导电子学,中科院具有得天独厚的条件。”谢晓明说。

当时,除了高温超导滤波器,我国基本不具备可靠的高性能超导器件自主供给能力。而国外对我国严格禁运高性能超导器件,只有纯基础研究及苛刻限制条件下的超导量子干涉仪才能少量进入国内。

“联合起来干大事,在国际上占有一席之地”,成为大家共同的心声。