锗基超导材料的突破性发现 - 锗在与合适金属结合时能转变为超导材料，这一发现可能填补经典电子技术与下一代量子器件之间的鸿沟 [1] - 该研究发表于《自然·纳米技术》，详细阐述了科学家如何成功将锗转化为零电阻导电材料 [1] - 锗作为半导体行业支柱材料，有望成为连接量子技术与经典技术的“缺失环节”，兼具高灵敏度与已验证的可扩展性 [1] 材料制备与关键特性 - 研究人员通过向锗中重度掺杂镓原子实现超导性，用镓原子替换了17.9%的锗原子以引入大量自由电子 [2] - 团队采用“外延生长”技术逐层构建晶体结构，成功维持了完美的晶格稳定性，克服了高掺杂浓度破坏材料结构的问题 [2] - 实验结果显示，这种稳定晶体在仅3.5开尔文（-269.65°C）的温度下即可呈现超导性，该温度处于当今尖端量子系统中超导量子比特的工作温度范围之内 [2] 潜在应用与行业影响 - 该材料有望催生新一代量子电路、传感器以及高能效低温电子器件，这些器件需要超导区域与半导体区域之间具备极其洁净的接口 [3] - 一个极具前景的应用方向是约瑟夫森结，即超导量子比特的核心组件，其两个超导体均可由锗制成 [3] - 若技术完善，工程师将能够在单块晶圆上制造数百万个约瑟夫森结，这是实现量子处理器工业化规模生产的关键一步 [5] - 单一元素锗或许能首次衔接成熟的经典计算基础设施与具有变革性潜力的量子技术 [5]