美国研究人员研发出新型超导二极管，能够增强人工智能和量子计算

腾讯科技讯 6月8日消息，美国一个研究团队开发了一种高效超导二极管，具有潜在的应用，如扩展量子计算和增强AI系统。这种设备可以同时处理多个信号，这对神经形态计算非常有益，并且采用了更适合工业的材料，为更广泛的工业应用铺平了道路。

由明尼苏达大学双城分校领导的团队开发了一种新型超导二极管，这是电子设备中的关键组件，有助于将量子计算机扩展到工业应用并提高人工智能系统的性能。

与其他超导二极管相比，这种二极管更节能；可以同时处理多个电信号；并包含一系列门控制能量流动，这是以前从未在超导二极管中集成过的功能。

这篇论文发表在《自然通讯》上，这是一份经过同行评审的科学期刊，涵盖自然科学和工程领域。

二极管允许电流在电路中单向流动，而不是另一种方式。它本质上是晶体管的一半，晶体管是计算机芯片的主要元素。二极管通常由半导体制成，但研究人员对用超导体制造它们感兴趣，因为超导体具有在传输能量过程中不损失任何功率的能力。

“我们希望让计算机更强大，但是使用目前的材料和制造方法，我们很快就会遇到一些难以逾越的限制，”论文的高级作者、明尼苏达大学物理与天文学院副教授弗拉德·普里比亚格（Vlad Pribiag）说。“我们需要新的方法来发展计算机，目前提高计算能力的最大挑战之一是它们消耗了太多的能量。所以，我们在考虑超导技术如何帮助解决这个问题。”

明尼苏达大学的研究人员使用三个约瑟夫森结（Josephson junctions）制造了这个设备，这些结是通过在超导体之间夹层非超导材料制成的。在这种情况下，研究人员用半导体层连接了超导体。设备独特的设计使研究人员能够使用电压来控制设备的行为。

他们的设备还具有处理多个信号输入的能力，而典型的二极管只能处理一个输入和一个输出。这个特性可以应用于神经形态计算，这是一种模拟大脑中神经元功能的电路工程方法，以提高人工智能系统的性能。

“我们制造的设备具有接近最高能效的性能，这是首次展示可以添加门并应用电场来调整这种效应，”论文的第一作者、明尼苏达大学物理与天文学院的博士生莫希特·古普塔（Mohit Gupta）解释道。“其他研究人员以前也制造过超导设备，但他们使用的材料制造起来非常困难。我们的设计使用更适合工业的材料，并提供新的功能。”

研究人员使用的方法原则上可以与任何类型的超导体一起使用，使其比该领域的其他技术更具通用性和易用性。正因为如此，他们的设备更适合工业应用，有助于扩大量子计算机的开发，以便更广泛地使用。