超导电子学另一个极其重要的应用就是基于超导约瑟夫森结的超导量子比特，根据其利用超导电子的不同性质（自旋、电荷、位相），又分为超导磁通比特、电荷比特、位相比特等三类（图8）。打开你的电脑机箱，在主板核心位置就会发现计算机的 CPU， 它是电脑的“神经中枢”，其中大量的“神经元”就是由半导体电子学器件——经典比特构成。摩尔定律告诉我们，计算机每秒的运行次数随着年代在持续增长，但是总有一天会遇到尽头——因为经典比特里的电路宽度不能无限小，终将触碰到量子极限。当集成电路单元越来越小的时候，量子效应的凸显会让所有经典的电路失效，最后电脑里只能用越来越多个核来克服无法集成更多电路的困境，即便如此，该困境预计会在未来十年内走到绝境。看来逃避量子效应并不是一个好办法！既然躲不起，那不如惹得起！主动利用起量子效应，把半导体电子学器件“进化”为超导电子学器件，大胆用起超导量子比特，把现在的经典计算机量子化，实现高速并行的量子计算。当然，实现量子计算机有很多途径，未必要采用超导材料。但固态化、集成方便、易于工业化生产等是超导量子比特的得天独厚优势，特别是其加工方法和半导体工艺相近，是最有可能实现从经典计算机过渡到量子计算机的途径。不过由于超导的零电阻效应，超导电子学器件运行能耗几乎为零，再也不用发愁 CPU 温度过高的问题了。量子计算的效率有多高？由于量子叠加效应，仅仅需要32个量子比特就能存储 4GB 的信息量！现如今用大型服务器制作 IMAX 高清动画可能需要数年时间，但换到量子计算机上也许就分分钟搞定。未来的美好简直不敢想象！

　　图8，多种超导量子比特（来自 web.physics.ucsb.edu 及南京大学于扬教授）

　　除了利用超导材料中的奇异量子效应之外，单纯利用超导的零电阻优势制作微波器件也是超导弱电应用的重要领域。普通金属材料存在电阻，因此作为微波器件必然存在损耗，无法达到理想的电子学性能。如今社会离不开通讯和数据传输，保证通讯质量和效率的办法就是尽可能提高信号识别度和降低器件的损耗率，超导材料做成的微波系统是唯一有效的方案（图9(a)）。超导滤波器具有极小的插入损耗、极高的带边陡度和极深的带外抑制等多重优势，在移动通讯、国防军事、航空航天等多个方面已有重要应用（图9(b)）。早在2004 年，中国联通的CDMA移动通讯基站就试用了超导滤波器。而在 3G/4G 基站中，高性能超导滤波器也是让手机不串号不混流量的重要法宝（图9(c)）。2008 年汶川大地震，科技人员制造的超导滤波器及时送出了清晰的遥感地图，为救灾抢险指明了路径。2012 年，我国首颗民用新技术试验卫星——实践九号A星搭载超导滤波器上天试验，首次完成了超导器件的空间实验。2016 年，超导滤波系统将成为天宫二号的重要仪器，再次上天。如今，超导滤波器已经走向了产业化道路，未来正是蓬勃发展的黄金期。

　　图9，超导微波器件（来自iopscience.iop.org 及）

　　不仅是微波，对介于无线电波和光波频段之间的太赫兹波段，超导材料器件也大有可为。由于太赫兹在非金属断层探测成像、基因和细胞水平成像、化学和生物检查、宽带通信和微波定向等多个方面具有难以替代的优势，其技术发展有着巨大的应用价值。目前，研发太赫兹发射器、接收器、雷达、成像仪和通讯系统均处于起步阶段，部分器件也利用了超导材料的优异性能（图10）。

　　图10，超导太赫兹器件（来自 及 ）