液态金属计算机要来了

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中新网11月25日电(记者于思南)液态金属可以用来制造电脑的核心电子元件，这将引发电脑革命？不久前，中国的一个研究小组发表了一项成果，在世界上首次提出了基于液态金属的全液态量子器件技术的概念，并明确指出这种超越传统的可变形柔性器件有望推动新一代量子计算机和人工智能系统的发展。相关论文最近已经在美国物理学的预印网站上发表。

量子计算机被普遍认为是新一代计算机的主要发展方向，其计算能力主要基于微观量子态的操控。量子计算机在物理实现上应该是集成化和小型化的，它的核心逻辑运算器件之一依赖于量子隧道效应，即电子通过像隧道一样的薄绝缘层。

该研究项目的负责人、中国科学院物理与化学研究所和清华大学的兼职教授刘晶表示，几乎所有实现量子隧穿效应的器件都是由夹层刚体结构组成的，中间层是绝缘纳米尺度薄层，两侧是导电介质电极。然而，要实现的材料通常是中间层的绝缘材料和两侧的金属导体或超导体。由于这些结构是固体器件，制造精度很高，中间层的厚度不易灵活调整，整个器件的形状不会变形或分割。一旦准备好了，相应的功能只能根据它们的具体结构来实现，应用将受到一定程度的限制。

液态金属不仅具有金属的高导电性，还具有流体的柔性和可变形性，其表面容易达到原子级的完美光滑度。此前发表在《美国应用物理快报》上的一项实验发现，液态金属会自然形成“液态金属电极-液膜-液态金属电极”的三明治结构，这种结构会因外界因素而发生弹性变形。根据所施加的电场的不同，液膜间隙可以达到很小的范围，甚至完全消失，并且两侧的电阻将随着该尺寸和结构的变化而相应地变化。因此，如果两种液态金属之间的液膜厚度控制在一定范围内，有望实现全液体量子隧穿效应。

基于这一理论构想，由中国科学院物理化学研究所、清华大学和云南大学组成的联合研究小组首次提出了突破传统刚性量子器件概念的全液体量子隧穿效应器件的设想，并给出了制备方法。一些材料和技术方案已经形成发明专利。

据业内专家介绍，虽然目前可以制造出尺寸约为1纳米的纳米晶体管，但对于如此大规模的大量晶体管来说，实现电互连是非常困难的。可变形液态金属量子材料和器件的技术理念可能会推动新一代量子计算和智能系统制造和集成技术的突破。

在液态金属器件的基础上，该研究组也在世界上较早地首次提出了液态金属计算机的基本概念和技术方案，相应发明专利的基本架构和核心器件也已被接受，这在世界上是该领域的一次全新尝试。

人民日报(2017年11月26日02版)