明尼蘇達大學雙城分校領導的一個團隊開發了一種新的超導二極管，它是電子設備中的一個關鍵部件，可以幫助擴大量子計算機的工業用途，並提高人工智能係統的性能。與其他超導二極管相比，研究人員的裝置更加節能；可以同時處理多個電信號；並且包含一系列控制能量流動的門，這一功能以前從未被集成到超導二極管中。

這篇論文發表在《自然-通訊》上，這是一本涵蓋自然科學和工程的同行評審科學期刊。

二極管只允許電流在電路中流向一個方向，而不是另一個方向。它基本上是晶體管的一半，是計算機芯片的主要構成元素。二極管通常是用半導體製造的，但研究人員對用超導體製造它們很感興趣，因為超導體有能力在傳輸能量的過程中不損失任何能量。

“我們想讓計算機變得更強大，但以我們目前的材料和製造方法，很快就會遇到一些硬性限制，”論文的資深作者、明尼蘇達大學物理和天文學學院的副教授弗拉德-普里比亞格說。”我們需要新的方法來開發計算機，而現在提高計算能力的最大挑戰之一是它們耗散的能量太多。因此，我們正在考慮超導技術可能有助於解決這個問題的方法。”

明尼蘇達大學的研究人員使用三個約瑟夫森結創建了這個設備，約瑟夫森結是通過在超導體之間夾住非超導材料的碎片製成的。在這種情況下，研究人員用半導體層連接超導體。該設備的獨特設計使研究人員能夠使用電壓來控制該設備的行為。

他們的設備也有能力處理多個信號輸入，而典型的二極管只能處理一個輸入和一個輸出。這一特點可以在神經形態計算中得到應用，這是一種工程化的方法。