未来的电子产品取决于对独特材料的发现。然而，有时，原子的自然拓扑性使得新的物理效应难以实现。为了解决这个问题，苏黎世大学的科学家们成功地设计了一种一次一个原子的超导体，创造了新的物质状态。

未来的计算机会是什么样子？它将如何工作？寻找这些问题的答案是基础物理研究的主要动力。存在着几种可能的情景，从经典电子学的进一步发展到神经形态计算和量子计算。

所有这些方法的共同点是它们都基于新的物理效应，其中一些迄今只在理论上被预测。研究人员为寻找能够创造这些效应的新型量子材料付出了巨大努力，并使用先进设备。但如果没有适用的自然材料，该怎么办呢？

超导性的新方法

在最近发表于《自然物理学》杂志的一项研究中，苏黎世大学教授Titus Neupert的研究小组与德国哈勒的马克斯·普朗克微结构物理研究所的物理学家们密切合作，提出了一个可能的解决方案。研究人员自己制造所需的材料——一次一个原子。

他们的研究重点是新型超导体，这些超导体因其在低温下具有零电阻而特别有趣。有时被称为“理想的抗磁体”，超导体由于其与磁场的非凡相互作用而被用于许多量子计算机中。理论物理学家们花了多年时间研究和预测各种超导态。“然而，目前只有少数几个超导态在材料中得到了确凿的证明，”Neupert教授说道。

两种新型超导性

在这次令人激动的合作中，苏黎世大学的研究人员理论上预测了原子的排列方式，以创造出一种新的超导相，而德国的团队则进行了实验以实现相关的拓扑结构。利用隧道电子显微镜，他们以原子精度将原子移动并沉积在正确的位置上。

同样的方法也用于测量系统的磁性和超导性质。通过在超导铌表面沉积铬原子，研究人员成功地创造出了两种新型超导性。类似的方法之前已经被用于操纵金属原子和分子，但直到现在还从未使用这种方法制造过二维超导体。

这些结果不仅证实了理论物理学家的预测，而且使他们有理由推测通过这种方式还可以创造出什么其他的新物质状态，并在未来的量子计算机中如何利用它们。