石墨烯常温超导能突破量子计算吗

常温超导究竟是什么？

• 宏观零电阻：电流一旦进入无需外加电压即可永久流动。
• 迈斯纳效应：材料内部磁场被完全排出体外，磁悬浮由此诞生。
• 相变临界温度：目前铜氧体系纪录为-135℃，石墨烯在掺杂下更高也只到达-23℃。

我问自己：如果这些现象出现在室温，电网损耗将降低多少？答案是每年全球可节省两千亿度电，足够半个非洲照明。

石墨烯拿什么与超导握手？

双层旋转的魔法角度

麻省理工Pablo Jarillo-Herrero团队在2018年发现：把两层石墨烯扭转1.1°——被同行亲切称为“魔角”——再施加电场，材料即可呈现绝缘体-超导连续相变。这个角度恰好使电子动能与相互作用能达到平衡，出现平带结构，为库珀对配对提供了舞台。

掺杂：超导的激活码

• 钙原子注入把电子浓度调到每平方厘米1×10¹³量级，超导转变温度可突破10K。
• 氢化石墨烯通过表面质子化诱导长程有序，实验室测得-23℃的信号，但可重复性至今存疑。

“一切材料科学的终极问题，就是如何驯服电子。”——出自《芯片战争》作者Chris Miller，在MIT演讲引用。

量子比特为什么喜欢低温？

超导量子比特本质上是电流顺时针或逆时针的叠加态。温度升高会导致：

1. 热涨落破坏相位相干（相干时间从微秒降至纳秒）。
2. 准粒子激发带来噪声，增加退相干通道。
3. 磁通噪声随温度呈平方增长，门操作错误率飙升。

谷歌Sycamore处理器之所以要泡在10mK稀释冰箱里，正是为了让99.4%的门保真度成为现实。

如果常温超导成真，量子计算会怎样？

我大胆假设：常温超导石墨烯量子芯片或许能在液氮以上温区运行。

• 制冷成本锐减：不再需要稀释冰箱，液氮每吨仅需几百元，把百万造价拉到千元级别。
• 规模化容易：芯片可直接贴到传统PCB，散热风冷即可。
• 新材料涌现：石墨烯可与硅光子集成，光电混合量子计算走向桌面。

但别忘了噪音：热晶格振动带来的声子散射依旧会啃噬相干时间。常温≠无噪，量子工程仍需新的纠偏算法。

普通人还能做点什么？

如果你是一位程序员，可以关注IBM Quantum Network的Qiskit Metal，它正在把石墨烯超导谐振腔的设计模板开源。一位高中生用Python脚本在六周跑出了比导师人工设计更低损耗的谐振器，论文即将登《PRApplied》。

投资者则可留意三家低调实验室：苏黎世ETH的Scalable Superconducting Technologies、上海微系统所的iQuS、以及首尔成均馆大学与LG共同成立的2Q-Lab，他们均手握魔角石墨烯专利。

借用《三体》里的名言：“弱小和无知不是生存的障碍，傲慢才是。”在量子与常温超导的边缘徘徊，保持好奇比什么都重要。