小伙伴,相信很多人对超导体计算机和什么是超导计算机都不是特别了解,因此今天我来为大家分享一些关于超导体计算机和什么是超导计算机的知识,希望能够帮助大家解决这些问题。
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超导体计算机
超导计算机并不是大~~就和我们一般用的计算机那么?导计算机是利用超导技术生产的计算机及其部件,其性能是目前电子计算机无法相比的。目前制成的超导开关器件的开关速度,已达到几微微秒(0.000000000001秒)的高水平。这是当今所有电子、半导体、光电器件都无法比拟的,比集成电路要快几百倍。超导计算机运算速度比现在的电子计算机快100倍,而电能消耗仅是电子计算机的千分之一。如果目前一台大中型计算机,每小时耗电10千瓦,那么,同样一台的超导计算机只需一节干电池就可以工作了。
什么是超导?这是一个迷人的自然现象,在1911年,被荷兰物理学家昂内斯发现。有一些材料,当它们冷却到接近零下273.15摄氏度时,会失去电阻,流入它们中的电流会畅通无阻,不会白白消耗掉。这种情况,好比一群人拥入广场,如果大家不听招呼、各行其是,就会造成相互碰撞,使得行进受阻;但如果有人喊口令,大家服从命令听指挥,列队前进,就能顺利进入广场,超导体的情况就像这样。
可是,超导现象发现以后,超导研究进展一直不快,因为,它可望而不可及。实现超导的温度太低,要制造出这种低温,消耗的电能远远超过超导节省的电能。在80年代后期,情况发生了逆转。科学家取消了休假,把帆布床搬进实验室,研究超导热突然席卷全世界。科学家发现了一种陶瓷合金在零下238摄氏度时,出现了超导现象。我国物理学家找到一种材料,在零下141摄氏度出现超导现象。目前,科学家还在为此奋斗,企图寻找出一种“高温”超导材料,甚至一种室温超导材料。一旦这些材料找到后,人们可以利用它制成超导开关器件和超导存贮器,再利用这些器件制成超导计算机。
目前制造超导计算机,还有许多技术上的问题,但到21世纪,这些问题肯定会被科学家们攻克,随之,超导计算机也会问世了。
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什么是超导计算机?
超导计算机是指使用超导元件器件制造的计算机。所谓超导,就是指有些物质在接近绝对零度(-273.15℃)时,电流流动时电阻消失了。制造超导计算机要用约瑟夫森器件。这种计算机将在21世纪得到广泛应用。
1957年,巴丁、库珀、施里弗三人创立了“BCS理论”,获诺贝尔物理学奖。皮帕德教授认为超导方面再没有什么难题要研究了,于是给学生出个演习题做做。先是交给一个女研究生,她认为问题太深奥,而没有做。于是剑桥大桥的另一名研究生——21岁的约瑟夫森就专心致志地破解这道难题。约瑟夫森小心翼翼地进行解算推导,可是结果和已有的结论不一样,他感到大惑不解。他老是想:这大概是什么地方没有弄对。他的导师皮帕德名声显赫,没有时间和他研究。很凑巧,美国贝尔电话研究所研究员安德森博来剑桥大学担任客座教授。约瑟夫森向安德森请教,在安德森的支持下,在导师的同意下,于1962年把他的理论发表了。一年之后,这一理论被别人用实验证实。后来,这一现象叫约瑟夫森现象。1973年,约瑟夫森因这一发现而获诺贝尔物理学奖。
约瑟夫森提出的超导隧道效应原理是这样的:由超导体绝缘体-超导体组成的器件,当两端加电压时,电子便会像通过隧道一样畅通无阻地从绝缘介质量中穿过去,形成微小电流,而这器件两端是无电压降的。这种器件被称为约瑟夫森器件。
用约瑟夫森器件制成的计算机,称为约瑟夫森计算机,也就是超导计算机。这种计算机与其他计算机相比具有很多优点,比如说,耗电低,速度快等。所以国外许多公司和机构竞相研究这种计算机。日本电器技术研究所研制成功世界上第一 善的超导计算机。它采用了四个约瑟夫森大规模集成电路,每个集成电路芯片体积只有3~5立方毫米大小,每个芯片上有上千个约瑟夫森元件。
目前,虽已建成了完善的超导计算机,但由于超导技术发展的制约,超导计算机目前还不能在实际工作中大量应用。
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