陳仙輝院士：量子材料支撐人類未來發展

12月23日，“Tech 7創新者新年報告會”在安徽合肥濱湖金融小鎮召開，中國科學院院士、國家自然科學一等獎獲得者、中國科學技術大學教授陳仙輝在報告會上表示，人類從石器時代、青銅時代、鐵器時代走來，現在正處在硅基時代，未來支撐人類發展的將是量子材料。

“材料是所有制造業和核心器件的基礎以及高技術支撐，新材料的發現將推動科學發現和技術進步，改變人類文明。”陳仙輝認為，當前摩爾定律效力受到挑戰，新一代半導體材料如何發展是科學發展應該要解決的問題。超導體從1911年發現，到現在已有110年。作為一項重要的量子材料，超導體具備零電阻、完全抗磁性等特征，已5次10人獲得諾貝爾物理獎，有望發展出新一代低功耗信息技術。

陳仙輝表示，超導體在4個方向表現出重要應用前景：

超導成為醫學發展的重要技術支撐。超高場磁共振成像磁體在腦科學研究、早期腦部疾病、早期心臟疾病、早期癌癥診斷等領域獲得廣泛應用，隨著磁場強度的增大，其分辨率越來越高，符合超高場磁共振成像系統分辨率高的要求。

超導磁體成為高能量粒子加速器的關鍵。歐洲核子研究中心建造的大型強子對撞機（LHC）采用了1734個大型超導磁體，其中LHC使用了1200噸超導線，并利用130噸液氦提供磁體低溫環境。新的高能量粒子加速器需要更高磁場的超導磁體，因為環形粒子加速器對撞能量等很多參數都與二極磁體場強成正比，而高溫超導材料是進一步提高場強、控制造價的唯一選擇。比如超導船舶推進電機效率高、體積小、重量輕、噪聲小，是艦船推進的未來選擇。

超導集成電路將成為后摩爾信息技術的重要方向。當前，半導體集成電路已進入亞十納米技術節點，在速度、功耗與制造等方面都正遭遇發展瓶頸，基于超導邏輯和低溫存儲器的計算機可以解決功率、空間和冷卻等高性能計算問題。

室溫超導體成為超導領域物理學家們的最終理想。超導輸電、超導限流以及大功率超導感應加熱等技術，能夠利用超導體高載流、低損耗特性實現節能降耗，尤其是超導輸電技術低壓大電流、傳輸損耗小、輸電走廊占地少的特征，對城市規劃以及“雙碳”目標有重要作用。超導支撐的可控核聚變和室溫超導體的實現成為科學家們解決能源問題的絕美之路。