未來的電子技術取決於獨特材料的發現。然而，有時原子自然形成的拓樸結構很難產生新的物理效應。為了解決這個問題，蘇黎世大學的科學家現在已經成功地一次一個原子地設計出了超導體，創造了新的物質狀態。

研究人員透過一次排列一個原子的方法，成功地製造出了新型超導體，這有可能促進創新材料的開發和量子運算的進步。這項研究為克服天然材料的限制提供了一種可行的方法，為未來電子和計算技術中的新型物質狀態鋪平了道路。

未來的計算機是什麼樣的？它將如何運作？尋找這些問題的答案是基礎物理研究的主要動力。從經典電子學的進一步發展到神經形態計算和量子計算機，有幾種可能的方案。所有這些方法的共同點是，它們都基於新穎的物理效應，其中一些效應迄今只能在理論上預測。研究人員不遺餘力地使用最先進的設備來尋找新的量子材料，以便創造出這種效應。但是，如果沒有天然存在的合適材料怎麼辦？在最近發表於《自然-物理》（Nature Physics）的一項研究中，UZH 教授提圖斯-諾伊佩特（Titus Neupert）的研究小組與位於德國哈勒（Halle）的馬克斯-普朗克微結構物理研究所（Max Planck Institute of Microstructure Physics）的物理學家密切合作，提出了一個可能的解決方案。研究者自己一個原子一個原子地製造所需的材料。他們的研究重點是新型超導體，這種超導體特別有趣，因為它們在低溫下電阻為零。超導體有時被稱為”理想二磁體”，由於其與磁場的非凡相互作用，被許多量子電腦所採用。理論物理學家花了多年時間研究和預測各種超導狀態。諾伊佩特教授說：”然而，到目前為止，只有少數超導狀態在材料中得到了確證。”在他們令人興奮的合作中，哈佛大學的研究人員從理論上預測了原子應該如何排列才能產生新的超導相，德國的研究小組隨後進行了實驗，以實現相關的拓撲結構。他們利用掃描穿隧顯微鏡，以原子精度將原子移動並沉積到正確的位置。同樣的方法也用於測量系統的磁性和超導特性。透過在超導鈮表面沉積鉻原子，研究人員創造了兩種新型超導電性。類似的方法以前也曾用於操縱金屬原子和分子，但直到現在，這種方法還不可能製造出二維超導體。這些結果不僅證實了物理學家的理論預測，也讓他們有理由推測用這種方法還能製造出哪些新的物質狀態，以及它們如何被用於未來的量子電腦。