作者：Pesach Benson • 2026年10月13日

耶路撒冷，2026年10月13日（TPS-IL）——耶路撒冷希伯来大学的科学家们展示了一种实验性计算机存储方法，该方法使能量耗散接近物理学定律设定的基本极限，有望为极低温下运行的系统实现更高能效的计算开辟道路。

该方法利用了超导涡旋——一种在特定材料冷却至极低温时内部形成的微小磁性结构。通过将涡旋捕获在两个稳定位置之一，研究人员将信息编码为0或1，即数字计算的基本单位。

这些发现最终可能有助于减少量子计算机及其他在极低温下运行的系统中单次存储操作所需的能量。然而，仍需进一步研究以确定该方法是否可以进行规模化扩展并带来实际的节能效果。

该研究发表在同行评审期刊《自然·通讯》（*Nature Communications*）上，探讨了单个超导涡旋在移动时耗散了多少能量。在一种实验配置中，每个循环所需的功低至兰道尔极限（Landauer’s limit，与擦除1比特信息相关的理论最小能量）的4倍。

研究人员还利用数值模拟评估了处理信息所需的能量如何能够接近这一基本极限。然而，该实验方法涉及在持续振荡的力下移动涡旋，而不是进行理想化的信息擦除过程。因此，这些测量并不构成在4倍兰道尔极限下直接进行信息擦除的证明。

“我们的工作测量了操作基于超导涡旋的存储比特所需的能量，”希伯来大学的Yonathan Anahory博士表示，他与Nofar Fridman共同领导了这项研究。“我们发现它可以在大约5倍兰道尔极限下运行，使其非常接近物理学所允许的最小值。”

测试极限

测量所涉及的能量构成了巨大的实验挑战。该团队没有尝试去探测涡旋移动时释放的微量热量，而是使用一种被称为针尖超导量子干涉仪显微镜（SQUID-on-tip microscope）的超灵敏仪器来跟踪其磁响应。

“涡旋是一种极其微小且脆弱的物体，因此测量其运动耗散的能量是一项重大的实验挑战，”Fridman表示。“通过跟踪其磁响应，我们能够将其能量成本与信息处理的基本极限进行比较。”

研究人员表示，该研究提供了单个超导涡旋中能量耗散的定量测量，为评估使用此类结构作为存储元件的能量成本提供了一种方法。

实验装置在约4.2开尔文（约零下269摄氏度）下运行，这使得该方法不适用于普通计算机。其潜在应用更有可能在于低温计算，包括在类似低温下运行的量子计算系统。

这些发现提出了一种在此类系统中存储信息的可能方法，同时减少了单次存储操作所需的能量。然而，该研究并未展示出实用的存储芯片，也未证实一台完整的计算机将消耗更少的电力。未来仍需要进一步研究来确定该方法是否可以大规模集成到计算系统中，以及任何节能效果是否会超过冷却和运行该系统的成本。