近日，國際權威學術期刊《自然?物理》刊發了一項來自中國科研團隊的重要突破——全球首款能在液氮溫區實現零能耗高效工作的量子超導二極管正式問世。該器件厚度僅為人類頭發絲的七百分之一，不僅整流效率達到理論極限的100%，更具備量子級別的抗干擾能力，為超導電子學器件的實用化進程按下加速鍵。

傳統二極管作為電子電路的核心元件，通過將交流電轉換為直流電實現電能調控。然而基于半導體材料的器件因存在電阻，工作過程中不可避免地產生焦耳熱，導致能量損耗。盡管超導材料在臨界溫度下可實現零電阻特性，但此前研發的超導二極管仍需依賴液氦溫區（零下269℃）的極端環境，且需施加外部磁場才能維持"0""1"雙態切換，其中"1"態仍存在能量耗散問題。

北京量子信息科學研究院與清華大學聯合團隊突破性地將量子效應引入超導器件設計。研究團隊發現，當電子在特定量子態下形成庫珀對時，無論處于"0"態（零耗散）還是"1"態（有耗散），均能保持成對運動的穩定狀態。這種獨特的傳輸機制徹底解決了傳統器件中單電子無序運動引發的碰撞產熱難題，同時將抗噪性能提升至量子級別，確保信號轉換過程中幾乎零失真。

實驗數據顯示，新型器件在液氮溫區（零下196℃）即可穩定工作，較前代技術的工作溫度提升73℃。北京量子院副研究員朱玉瑩透露，團隊開發的低溫制備工藝使器件良品率提升3倍以上，穩定性指標達到國際領先水平。這種技術突破不僅大幅降低了超導器件的運維成本，更為其規模化應用掃清了關鍵障礙。

該成果在量子計算領域展現出巨大潛力。清華大學物理系副教授張定指出，作為量子邏輯電路的核心組件，新型二極管可在零功耗狀態下完成信號濾波，有效去除背景噪聲。相較于傳統需要液氦冷卻和磁場調控的器件，新設備僅需普通液氮即可運行，設備復雜度降低80%，為構建實用化量子計算機提供了關鍵技術支撐。

多位國際同行評價稱，這項研究標志著超導電子學器件從實驗室原型向產業應用邁出關鍵一步。其開創的量子整流機制與低溫制備技術，為開發微波頻段無能耗邏輯電路開辟了全新路徑，有望推動量子通信、高精度傳感等領域的革命性發展。