常温超导有望复现，iPhone算力能超过量子计算机？

2023年7月22日，或许是一个将会被载入史册的时间。如果你喜欢刷知乎，那么应该知道我在说什么，在这一天的早上，韩国的一个研究团队发布了两篇关于常温超导材料的论文，声称自己发现了常温超导材料，该材料被命名为LK-99。

图源：维基百科

在短暂的平静后，这则消息迅速引起了广泛的关注，不过当时大多数声音都持质疑态度。毕竟就在今年3月份，印度科学家兰加·迪亚斯就曾经宣布过自己的团队发现了室温超导体，而在后续的同行验证过程中，没有第二个实验团队可以复现结果，随后这篇论文也在《自然》期刊撤稿。

(资料图片仅供参考)

而兰加·迪亚斯更是被人扒出存在多个学术造假行为，其论文的数据也存在重大问题，至此，基本上可以确定又是一次常温超导学术骗局。类似的事情其实屡见不鲜，作为材料学的圣杯之一，常温超导材料一直是各个材料研究所梦寐以求的发现，只要有所发现，基本上就可以锁定诺贝尔奖，让自己直接站上科研界的巅峰。

因此，韩国团队的发现饱受质疑就是一件很正常的事情，一方面发布论文的是两位名不见经传的科学家，另一方面资助他们的公司看起来也相当可疑，名字和业务范围与超导材料也是一点都不搭边，看起来就像是个皮包公司。

但是与兰加·迪亚斯的论文不同，韩国团队发布的论文有着更详细的测试数据和验证视频，并且制备过程也在论文中公开，其过程之简单，以至于被一些懂行的网友戏称为：“一把螺丝一个榔头敲出一台高达，而在此之前，你很确定那里的材料只够拼一部五菱宏光的”。

从当天晚上的知乎回答来看，已经有大量的材料学博士、研究生被自己的导师、老板喊回实验室，连夜制备材料，看看能否复现论文中的超导现象。而在材料制备的数天之中，相关话题就一直高挂在知乎热榜前三，可见其热度之高。

室温超导为何能够引起如此广泛的关注？LK-99的复现结果又到底如何？接下来，就让我们来展开说说

室温超导，第四次工业革命的开端

对于第四次工业革命会起源于何处，学术界也是众说纷纭，从人工智能到可控核聚变再到今天的主角室温超导材料，背后都有不少的支持者。当然，更多的人则是认为只要其中一项技术获得突破，那么第四次工业革命就一定会到来。

在此之前，人工智能被认为是最具突破性进展的领域，年初的ChatGPT也为这个说法增加了不少的可信度。谁能想到，正在大家为人工智能的进步而兴奋时，室温超导却横空出世，瞬间吸引了所有人的目光，我们似乎瞬间就站到了第四次工业革命的分岔路上。

图源：知乎

超导体的概念大家想必不会陌生，特指在特定情况下，内部电阻会无限接近于0的材料。当电阻几乎不存在时会发生什么？很简单，意味着电量传输的损耗几乎不存在，那么电流通过导线时几乎不会产生热量。

在中学时代，或许不少人都做过这样的物理实验，将一根细铁丝放在一个通电装置的正负极上，随着电流加大，铁丝逐渐发烫并放出红光，最终在积热超过限度后，铁丝就会熔断，实验结束。

图源：B站

如果将铁丝换成超导体，那么你会发现不管如何加大电流，超导体本身却依然保持原本的温度，就像你手上旋转着的电流旋钮是假的一样。虽然看似只是电阻为0这样一个简单的属性，但是具体到实际应用中却会带来翻天覆地的变化。

以电动汽车为例，目前电动汽车最大的问题就在于充电时间过长，无法像燃油车一样花几分钟加油就可以满血出发，动辄数小时的充电时间使得电动汽车难以满足长时间、长距离的行驶需求。

图源：VEER

虽然可以通过加大充电线线径，扩大充电接口承载来实现更快的充电速度，背后的成本、安全性等问题都是一个又一个难关。但是，如果可以使用超导材料来制作充电设施和设备，你会发现充电比加油还快，近乎无上限的功率可以短时间内将电池完全充满，电动汽车最大的难题将迎刃而解。

同样的，从手机到其他各种移动设备，只要可以使用超导材料，那么充电的速度都将以秒为单位计算。而且，高性能的手机、电脑等设备体积将进一步缩小，室温超导体的到来，甚至让我们有望实现超小体积的量子芯片。

著名分析师郭明錤就直言，如果LK-99室温超导体被证实为真，那么未来的iPhone将会拥有超越当下量子计算机的性能。此言一出，倒是引起了不少果粉的关注，实际上不仅仅是iPhone，所有的移动电子设备都会因室温超导体材料而得到巨大的性能提升。

如今的超导体量子芯片系统，都需要借助超导体让完成信号传输等阶段，而常规的超导体必须在极低温度下才能正常运行，所以我们目前所看到的量子计算系统，往往都需要搭配一个庞大的冷却系统，让其中的超导体可以达到临界温度，同时也让量子计算机一直无法小型化。

图源：知乎

而室温超导体材料的出现，确实有机会让我们将量子芯片小型化并部署到移动设备中，让手机这样的设备也可以拥有量子计算机的强大算力。不过别高兴得太早，首先我并不看好量子芯片在手机等设备上的应用，我们如今的移动生态都是围绕传统半导体芯片所设计，而量子芯片的运算逻辑与传统芯片却有着天壤之别。

如果说ARM和x86之间还可以通过编译器转换来互相兼容，而基于传统半导体芯片设计的指令集和系统，却几乎没有可能在量子芯片上正常运行，目前所有的量子系统都限于限定范围的运算，比如1号量子芯片被设计来解决A问题，那么在面对B问题时则会直接抓瞎。

现如今人类的量子计算机，除了受限于超导体材料的限制无法缩小体积外，更大的问题是量子芯片的通用性无法解决，在解决这个问题之前，想要将量子芯片应用到消费级市场显然是不可能的，也没有意义的。

室温超导体被誉为第四次工业革命的开端，其实更多是体现在工业领域上，光是电力超低损耗传输就可以让我们节省大量的能源损耗，并且更加灵活的调整全国电量分配、让西北的清洁能源可以穿过大半个中国传输到沿海工业区域，显著降低电力成本。

以上只是常温超导的其中一个发力点，交通运输、工业生产、医疗、数码产品等，所有与电能有关的东西都将因此受益，进而反馈到整个社会中，这也是常温超导为何能够如此广泛关注的原因，因为它就是人类开启高效电力时代的钥匙。

LK-99，真的是常温超导体吗？

自1911年卡末林·昂内斯发现金属汞可以在-268.95℃下呈现出超导状态以来，人类就一直在致力于寻找能够在更高的温度下保持超导状态的材料。

图源：维基百科

目前能够量产的超导体材料，至少也需要在液氮的冷却下才能保持超导状态，至于还处于实验室阶段的材料中，超导临界温度最高是260K，也就是零下13度。听起来也不低，但是对比动辄领先一两百度的超导体材料来说，已经算得上是“超高温超导材料”。

但是，对比LK-99，过去的所有超导体材料都将成为垃圾，如果韩国团队给出的数据是真实的，那么LK-99的临界温度将高达127摄氏度。注意，并不是材料到达127摄氏度才会产生超导现象，而是材料温度超过127度后才会失去超导效应，这意味着在大多数应用环境中，这种材料都不需要额外的维持设备就可以保持超导状态。

换言之，LK-99是一种制备简单、材料成本低廉、超导临界温度极高的全新超导材料，如何形容它的夸张度呢？一句话：材料学专家做梦都不敢这么想。正是因为这个材料的性质过于离谱，以至于大多数网友都对此表示质疑，认为这是一次学术造假行为。

对于LK-99是否真的是室温超导体，目前其实并没有定论，国内多个研究所和大学都在组织相关团队进行复现验证。其中，华中科技大学的一个团队在制备的LK-99材料中，成功验证到了明显的抗磁性并出现迈斯钠效应，该效应被认为是超导体的一个重要证明，但是并不能直接断定LK-99就是超导体，因为制备的材料过小无法测试电阻，所以依然无法做出定论。

值得注意的是，华中科技大学制备的材料经过检测所获得的部分数据，与LK-99论文所提供的数据基本一致，至少从这点上看，韩国团队的学术造假概率明显下降。同时，中美的权威科研机构也在理论上为LK-99站台，从超级计算机模拟的结果来看，LK-99确实是有可能存在室温超导状态的一种全新材料。

图源：推特

对于材料学的研究，并非小雷的专业，但是从相关专业人士的回答来看，材料制备会受到众多因素影响，即使只是微小的不同都可能导致材料的性质完全改变，所以想要完全确认或证伪LK-99的超导性质，需要更多的时间去制备材料才行。

换言之，短时间内都无法给出确切的定论，不过从目前的情况来看，即使LK-99并非室温超导材料，其也将会是一种全新的强抗磁性材料，而且因为制备原料过程简单、材料成本低廉，相较于目前最强的抗磁材料热解石墨有着更广泛的应用空间，而且也为材料学家们提供了一个新的超导材料研究方向。

可以预见，LK-99在接下来的一段时间里，仍将牵动无数人的心，并且决定人类能否进入一个新的时代。

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