為什么會產(chǎn)生超導現(xiàn)象？
因為要往深處探究超導現(xiàn)象的實質(zhì)，所以我們最先著手去明白普通導體形成電阻的緣由：
PART 01
普通導體的電阻
設想一下，是一個陽光特別明媚的晴天，那些蝴蝶們呢，懷著一種特別愉悅的心情，紛紛地振起翅膀，朝著正在一朵一朵盛開著的向日葵飛過去。在那個神秘兮兮的微觀世界當中，導體內(nèi)部自由自在穿梭著的電子呀，就好像是那些蝴蝶一樣，一旦受到電場吸引這種作用的時候，便會順著特定的一個方向，也就是電源正極的那個方向移動起來。
那些調(diào)皮的蝴蝶們，也就是自由電子，它們具備自由飛翔的能力，然而在朝著美麗向日葵，即電源正極行進的路途當中，總是會碰到令人感到不悅的蜘蛛，也就是中心原子的阻攔；為了擺脫這些做為中心原子的蜘蛛的束縛，蝴蝶們會竭盡全力去抵抗。
同樣的喲，導體里頭分布于自由電子周邊的中心原子恰似蜘蛛呢，當自由電子嘗試朝著某一個特定方向去移動之時，它們必定會與周圍的中心原子產(chǎn)生碰撞呀初中物理導體，而這種碰撞致使自由電子的運動遭受阻礙了 。
就算碰到了層層阻礙，然而那蝴蝶（也就是自由電子）對于向日葵（此乃電源正極）的向往之情從來都沒動搖過，它們?nèi)耘f毫不松懈地振動翅膀飛翔。同樣的，自由電子也一直堅定地守著朝著電源正極方向行進的決心，持續(xù)不斷地運動著。
終于是，蝴蝶即為自由電子，它仍舊堅定不移地朝著它內(nèi)心之中那朵已然綻放的向日葵也就是電源正極飛過去了，這一整個過程就好像自由電子擺脫了中心原子的那種束縛，成功地到達了最終的目標之地電源正極 。
在自由電子運動時，以及與中心原子碰撞期間，能量會從自由電子那兒轉(zhuǎn)移到中心原子之上，隨后中心原子會把這些能量以熱量的形式釋放到周圍環(huán)境當中。從宏觀角度去看，這便是電流在流過常規(guī)導體的過程里產(chǎn)生電阻的緣由。
PART 02
超導體的零電阻
先前已經(jīng)言及，超導體具備兩大極為顯著的特性，其中的一個特性乃是處于零電阻的狀態(tài)。那么，相較于常規(guī)導體所呈現(xiàn)的存在電阻的狀態(tài)而言，超導體的零電阻狀態(tài)究竟是怎樣發(fā)生的呢？
設想一下，當環(huán)境溫度猛地下降到零下一百九十六攝氏度的時候，那些原本體態(tài)輕盈、能自身作主地翩翩飛舞的蝴蝶們，也就是自由電子，好像是察覺到了從來沒有過的挑戰(zhàn)。為了能夠在這樣嚴峻冷酷的低溫環(huán)境里存活下去，它們不再像平常那樣單獨地飛翔，而是作出了一種全新的生存辦法，也就是兩個相互擁抱，也就是庫伯對。
一只只兩兩相擁的蝴蝶們（庫伯對），緊密地彼此依偎著，好似結(jié)成了一個個小小的生命共同體。它們借由這種方式，一同抵御著外界的寒冷，相互取暖，共同渡過難關(guān)。令人驚奇的是，“蝴蝶cp”們竟然絲絲入扣地避開了每一個前進的阻礙，最終抵達了那遠方的向日葵（電源正極）。
在超導體微觀世界，處于如此低溫環(huán)境，自由電子會有類似行為。它們兩兩配對形成庫伯對，如同兩兩相擁的蝴蝶，然后共同朝著電源正極方向移動。進而實現(xiàn)電流在超導體中無阻流動，也就是零電阻狀態(tài)。
在超導體內(nèi)，庫伯對形成了，并且開始運動了，此時，它們跟中心原子之間留學之路，并沒有發(fā)生能量的交換，也就是說，沒有能量的傳遞，也沒有能量的釋放；這種特殊的狀態(tài)，站在宏觀層面來看，恰恰是超導體能夠展現(xiàn)出零電阻現(xiàn)象的根本原因。
PART 03
超導體的完全抗磁性
超導體有著另一顯著特性，此特性為完全抗磁性，而這一現(xiàn)象，通常被稱作是“邁斯納效應”。
詳細來講，在室溫和環(huán)境溫度相同的條件下，磁場之中的磁力線能夠較為輕松地穿過超導體；可是，一旦超導體被降低溫度直至超導相變溫度以下，它的內(nèi)部好像擁有了一種奇妙的力量，致使磁場幾乎被全部抵消，磁力線同樣無法穿過超導體。這種對于磁場的排斥作用這般強烈，以至于超導體能夠懸浮在磁體之上，展示出了其獨特的抗磁性。
“邁斯納效應”存在這樣的原理，即當它進入超導態(tài)，并且受到外部磁場作用的時候，超導體的表面就會產(chǎn)生電流，這些電流所產(chǎn)生的磁場，與外部磁場的作用相互抵消，進而形成一種特殊的平衡狀態(tài)，這種平衡狀態(tài)使得超導體內(nèi)部的磁感應強度幾乎降至為零，而這種現(xiàn)象正是超導體獨特物理性質(zhì)的體現(xiàn)。
超導有什么用？
在眾多領域之中，超導技術(shù)的廣泛應用已然有所滲透，并且它展露出了自身巨大的潛力，還有價值 。
醫(yī)學成像領域
超導磁體起著至關(guān)重要突出關(guān)鍵的作用，它可以產(chǎn)生強大并且穩(wěn)定的磁場，此特性在核磁共振成像也就是MRI等醫(yī)學診斷技術(shù)里顯得特別重要，借助超導磁體的運用，成像的分辨率以及信噪比能夠得到明顯提高，從而給醫(yī)生提供更精準、更可靠的為疾病診斷的依據(jù)。
超導核磁共振成像系統(tǒng)
電力系統(tǒng)領域
有這樣一種技術(shù)，它叫超導電力技術(shù)，憑借著無損耗的特性，展現(xiàn)出了巨大的潛力，它包含超導變壓器、超導儲能、超導限流器，還有超導電纜，在電力系統(tǒng)里的應用，能夠大幅提升傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的運行效率以及穩(wěn)定性，切實降低能源浪費以及環(huán)境污染 。
不光如此，超導電纜能夠用來連接電源與負載，就像風力發(fā)電以及太陽能發(fā)電設施，借此為可再生能源的大規(guī)模運用給予強有力支持。
世界首條35千伏公里級超導電纜在上海投運
大科學裝置構(gòu)造
超導磁體起著不可缺少的作用，它能夠被用來制造像大型粒子加速器，“人造太陽”全超導托卡馬克核聚變裝置，還有同步輻射光源這樣的尖端設備，借助這些大科學裝置的運行與使用，科學家們能夠深入探究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)與基本規(guī)律初中物理導體，并且也為新材料和新能源的研發(fā)工作給予了堅實的支持。
大科學裝置—“人造太陽”全超導托卡馬克(EAST)
量子計算領域
超導于量子比特以及量子計算機的發(fā)展進程里，被運用于制作量子比特，也就是號稱量子計算機基本構(gòu)成單元的qubit 。量子計算機借助量子力學的原理，呈現(xiàn)出遠超過傳統(tǒng)計算機的計算速度和能力，具備解決一系列傳統(tǒng)方法難以解決的難題的能力，像密碼學、優(yōu)化問題以及人工智能等等 。
當下，我國第三代自主超導量子計算機“本源悟空”得以成功達成，并且完成了超過17.8萬個運算任務。
超導量子計算云平臺