为什么有超导计算机

跨入21世纪，随着超导材料的迅速发展，计算机也将超导化而成为超级计算机。其计算速度将为现在计算机速度的100倍甚至1000倍。并非天方夜谭。

实验表明，有很多这种超导材料，如铝系、铌系等，可以利用溅射技术或蒸发技术在非常薄的绝缘体上形成薄膜，并制成约瑟夫逊铸件。这种器件是制作超级计算机不可缺少的组件。其结果将使计算机的体积大幅度缩小，能耗大大下降，并且计算速度大大提高。将超导数据处理器与外存储芯片组装成约瑟夫逊式计算机，能获得高速处理能力，速度相当于大型计算机的15倍。

何为超导约瑟夫逊效应呢?从1962年说起。当时的英国剑桥大学物理学家约瑟夫逊预言，因电“库柏对”的隧道效应，用厚度为0.2纳米的绝缘层把两地超导体间隔开后再结合。形成SIS结时，会产生在电压为零时也会出现导电流的现象。

实验证明，这是正确的，为了表彰约瑟夫逊，这一现象被称为约瑟夫逊效应。后来进一步研究发现，不仅对SIS结，而且对哪一种超导弱结合都会产生约瑟夫逊效应。这种超导弱结合称为约瑟夫逊结。这样，超导材料的弱电应用并开辟了一条新途径。因此1973年约瑟夫逊获得了诺贝尔物理学奖。

未来的计算机组件都可利用约瑟夫逊效应。其理论上开关动作所需时间为千亿分之一秒，电力消耗只是大规模集成电路的百分之一。但是，现在这种组件计算机的电路还一定要在低温下工作。若将来发明了常温超导材料，计算机的整个世界将改变。