近期，一个韩国团队发布的「室温超导」论文引起了大家的广泛关注，国内外团队纷纷去进行复现实验。那么超导究竟是什么呢？室温超导又意味着什么呢？大家的复现结果如何？室温超导实现了吗？AI 又能为超导做点什么？室温超导的未来如何？这里我们来一一解答。
超导是什么呢？
超导体是指在接近绝对零（即 -459.67°F）的温度下可实现电阻为零的导体，是一种比常规导体更为优越的无损耗导电材料。存在于核磁共振成像仪、核聚变反应堆和磁悬浮列车等中。
现有的超导材料大多需要在极低温度下才能工作，这大大限制了它们的大规模应用。研发出一种室温超导材料一直是全球物理学界寻求突破的方向。
超导材料以其神奇的零电阻和完全抗磁性的特点，已经令科学家着迷了一个多世纪。
1911 年，拉开了「超导」研究的帷幕。荷兰科学家海克·卡末林·昂内斯（Heike Kamerlingh Onnes）用液氦冷却汞，当温度下降到绝对温标 4.2K 时水银的电阻完全消失，这种现象称为超导电性，此温度称为临界温度。
1986 年，高温超导现象首次在铜氧化物中被报道，并迅速获得了诺贝尔奖。
从此，一代又一代的超导科学家们不断刷新超导转变温度的记录，希望有朝一日可以实现室温超导。
在很长一段时间内，铜氧化物体系独占鳌头，是破译高温超导密码的理想模型体系。在铜氧化物体系研究陷入瓶颈时，人们将目光投注于元素周期表中「铜」元素左边紧邻的「镍」元素。
2019 年，斯坦福大学李丹枫等人在基于无限层结构镍氧化物 Nd0.8Sr0.2NiO2 的外延单晶薄膜中发现了期待已久的超导电性(镍基超导)，但此类薄膜的制备条件非常苛刻，全世界仅有少数课题组可以成功制备零电阻薄膜，而且不同研究团队间复现性很差。
2020 年，美国罗切斯特大学（University of Rochester）物理学家 Ranga Dias 联合内华达大学等团队在室温超导领域的重大突破：实现 287K （约 15℃）温度下的碳—硫—氢体系超导，是目前最高温的超导体。然而，由于其他研究人员无法重现这一结果，《Nature》于 2022 年撤回了这篇论文，但撤回声明没有提到科研不端行为。
当然，研究出温度更高的超导体、最终实现室温超导是科学家的终极目标。
室温超导意味着什么？
室温超导体又称常温超导体，是指可以在高于 0°C 的温度有超导现象的材料。相较于其他的超导体，室温超导体的条件是日常较容易达到的工作条件。
室温超导是所有材料科学和凝聚态物理学中最受追捧的目标之一，迄今为止仅在科幻小说中找到过这一目标。这种材料的潜在应用不言而喻，它可以改善几乎任何使用电磁的东西。
若可以找到室温超导体，可解决全世界能耗问题、开发速度更快的电脑、用在先进的储存装置、超灵敏的感测器，以及许多其他的可能性。
以用电为例，如果电线都采用超导体，那就不会存在能量衰减。现阶段使用的特高压输电技术，其实就是提高输电线的电压，来尽可能降低能量损耗，如果使用了超导电线，将完全不存在这个问题，这也将彻底改写整个行业：人们可以直接以市电压传输电力，完全不需要变电站，或许还可以直接使用直流电。
韩国超导事件的来龙去脉
2023 年 7 月下旬，来自韩国的一个团队在 arXiv 上传了两篇论文，宣称他们合成了一种常压下的室温超导材料，其超导临界温度超过了水的沸点，最高达到 127 摄氏度。
这种材料被命名为 LK 99，是一种铜掺杂的铅磷灰石，化学式写作
。
论文一经发布，不少研究者表示，实验步骤并不复杂，很多实验室都可以尝试复现。于是，众多国内外团队争先恐后地投入到「炼丹」复现的实验中。
然而就在大家熬夜「肝」实验都时候，韩国团队内部却起了「内讧」。其中的协作者之一，美国威廉玛丽学院的物理学教授Hyun-Tak Kim，指出论文里仍有许多缺陷，并气愤表示：「没有经过自己允许就把论文上传到arXiv上。」
虽然韩国团队内部出现了乌龙事件，但是依然不减研究者们追求真理的热情。
到 7 月 30 日晚上，已经有参与复现的研究人员透露了初步消息。来自华中科技大学的一位 B 站 UP 主「关山口男子技师」对复现过程进行了实时更新，他表示目前实验的结果仅能显示出制备材料具有抗磁性、且比较弱，还不具有超导性。
7 月 31 日 16:13，北航的研究人员在 arXiv 上提交了论文，称实验结果未发现 LK-99 的超导性。他们得到的LK-99样品，其X射线衍射图谱和韩国团队一致，但无法检测到巨大抗磁性，也未观察到磁悬浮现象。
而几乎在同一时间（7 月 31 日 17:58），美国国家实验室的研究人员提交了一篇 arXiv 论文，研究结果表明，可以确认 LK-99 具备高温超导体费米能级平坦带特征。研究者利用美国能源部的算力对改性铅磷灰石进行了密度泛函理论计算，发现其中存在一种能跨越费米能级的平坦带，这种结构在已知的许多高温超导体中也存在，因此有研究人员认为，LK-99 是存在超导性的可能的。
在这期间，东南大学的复现结果表示，体现了微弱的抗磁性，但并无超导磁悬浮现象。
8 月 1 日下午 3 点多，华科大 UP 主「关山口男子技师」发布视频实现了 LK-99 的磁悬浮现象。
这期间其他团队也陆续公布了结果。中科大团队 8 月 1日晚 8 点在知乎上更新了 LK-99 材料烧制的结果，其中很小的一块展现出了抗磁性。曲阜师范大学的研究人员在当晚 9 点通过视频展示了材料抗磁性的结果。
虽然磁悬浮现象的验证结果很乐观，但是想要验证 LK-99 是否为室温超导体，最关键的还是测量样品是否表现出零电阻特性。
8月 3 日 1 时 B 站的东大教授-科学调查局发视频宣布其样品在常压 110 K下电阻降至 1E–5Ω 以下；3 点，B 站有网友指出视频中电阻测量精度只有 1E–5Ω，距可信的 1E–19Ω 有差距。需要再次精确测量。
目前的结果是还没有结果。
人工智能助力超导研究
尽管韩国团队的室温常压超导事件还未彻底尘埃落定，但这并不意味着超导研究的前景黯淡。
随着 AI 技术的发展，AI 已广泛用于材料、化学等领域研究。
美国佐治亚理工学院（Georgia Tech）的研究团队开发了一种人工智能/ 机器学习 (AI/ML) 方法，能够以更快、更可靠的方式帮助识别潜在超导体的新候选材料。
美国阿克伦大学研究人员使用机器学习预测新的超导体及其临界温度，基于其机器学习模型，预测了几种具有高临界温度的新型超导体。
中山大学研究人员通过机器学习设计新型超导材料，结合 Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) 超导理论和半监督学习方法, 发展了神经网络模型预测 BCS 超导体。通过充分利用材料数据库中大量的无标签数据, 即未知超导温度但已知电子结构的晶体材料, 使得训练出的分类模型准确性达 72%。模型预测出数十种可常压下存在的新型 BCS 超导材料, 其中 B-C 和 B-C-N 体系的超导温度最高可达约 60 K, 高于 MgB2 的 39 K 超导纪录。
总之，AI 为超导研究提供了一个新的工具和视角，有助于揭示超导现象背后的物理机制，以及寻找更高温度、更稳定、更易制备的超导材料。
未来超导研究的展望
在过去的十年中，第一性原理计算是众多超导体发现背后的驱动力，其中大部分是在高压下发现的。如果能够提高ML 方法的可靠性，则可以进一步加速未来的发现。
目前的 ML 方法通常旨在根据化学成分和目标压力预测固体的临界温度 Tc，其主要挑战是要学习的相关性是深度隐藏的、间接的和不确定的。现有的 ML 工作可以分为四类，包括（i）使用一些 ML 势来加速结构预测步骤，（ii）使用一些符号 ML 技术来导出 Tc 的新经验表达式，(iii) 开发一些 ML 模型来根据给定压力 P 下的化学成分预测 Tc，以及 (iv) 开发一些 ML 模型来预测原子结构中的 λ、ωlog 和
。
人工智能技术的进步和不断优化，可以给超导材料的发现提供新的助力。
关于室温超导的研究，它充满困难但可能会改变世界。室温超导体也成了科幻作品的素材。电影《阿凡达》的设定中，潘多拉之所以能够吸引地球人类的注意力，关键原因是那里有大量室温超导材料。
在地球上，研究者能否发现室温超导体，会怎样发现它，现在仍然是未知的。可以确定的是，人们时刻对它保持期待，并有研究者前赴后继、想尽办法去找到它。
在这个过程中，就像这些年屡次掀起的复现热潮那样，每一次新的可能性出现时，即使是持怀疑态度的谨慎研究者，也不会愿意缺席。
毕竟，没有太多理论能帮研究者找到它的另一面，也意味着没有理论确定找不到它。
室温超导也是一个足够重要，值得为之付出巨大尝试努力的方向。它会是一把打开一连串宝箱的钥匙。
对能大规模应用的超导材料长达百年的追逐，反应着人类特性中光亮的一面：即使希望与失望反复发生，希望和期待还是更多一些。
它依然是一个梦想，在它真正来临之前，谁都无法得知它与我们曾经如此的接近。
