未来的电子技术取决于独特材料的发现。然而，有时原子自然形成的拓扑结构很难产生新的物理效应。为了解决这个问题，苏黎世大学的科学家们现在已经成功地一次一个原子地设计出了超导体，创造出了新的物质状态。
研究人员通过一次排列一个原子的方法，成功地制造出了新型超导体，这有可能促进创新材料的开发和量子计算的进步。这项研究为克服天然材料的局限性提供了一种可行的方法，为未来电子和计算技术中的新型物质状态铺平了道路。
未来的计算机是什么样的？它将如何工作？寻找这些问题的答案是基础物理研究的主要动力。从经典电子学的进一步发展到神经形态计算和量子计算机，有几种可能的方案。
所有这些方法的共同点是，它们都基于新颖的物理效应，其中有些效应迄今为止只能在理论上预测。研究人员不遗余力地使用最先进的设备来寻找新的量子材料，以便创造出这种效应。但是，如果没有天然存在的合适材料怎么办？
在最近发表于《自然-物理》（Nature Physics）的一项研究中，UZH 教授提图斯-诺伊佩特（Titus Neupert）的研究小组与位于德国哈勒（Halle）的马克斯-普朗克微结构物理研究所（Max Planck Institute of Microstructure Physics）的物理学家密切合作，提出了一种可能的解决方案。研究人员自己一个原子一个原子地制造所需的材料。
他们的研究重点是新型超导体，这种超导体特别有趣，因为它们在低温下电阻为零。超导体有时被称为"理想二磁体"，由于其与磁场的非凡相互作用，被许多量子计算机所采用。理论物理学家花了多年时间研究和预测各种超导状态。诺伊佩特教授说："然而，到目前为止，只有少数超导状态在材料中得到了确证。"
在他们令人兴奋的合作中，哈佛大学的研究人员从理论上预测了原子应该如何排列才能产生新的超导相，德国的研究小组随后进行了实验，以实现相关的拓扑结构。他们利用扫描隧道显微镜，以原子精度将原子移动并沉积到正确的位置。
同样的方法还用于测量系统的磁性和超导特性。通过在超导铌表面沉积铬原子，研究人员创造出了两种新型超导电性。类似的方法以前也曾用于操纵金属原子和分子，但直到现在，这种方法还不可能制造出二维超导体。
这些结果不仅证实了物理学家们的理论预测，还让他们有理由推测用这种方法还能制造出哪些新的物质状态，以及它们如何被用于未来的量子计算机。