Ставка на искусственный интеллект и роботов для автоматизации поиска сверхпроводников

Десятки материалов на сегодняшний день превосходят по своим характеристикам самый распространенный в мире сверхпроводник — ниобий-титан (NbTi). Но ни один конкурирующий материал не может сравниться с ниобий-титановым материалом по масштабируемости производства и использованию в качестве проволоки.

Два стартапа утверждают, что искусственный интеллект и роботы могли бы помочь сократить этот разрыв.

Базирующиеся в Сан–Франциско Periodical Labs и компания Quantum Formatics из Кембриджа, штат Массачусетс, ведут поиск материалов, которые работают при температурах выше 10 Кельвинов (-264°C), температуре перехода NbTi, ниже которой он полностью теряет электрическое сопротивление.

У Quantum Formatics есть несколько материалов-кандидатов для создания нового поколения сверхпроводников. Основатель компании Джейсон Гибсон говорит, что компании осталось около года до создания прототипа провода, который можно будет использовать в квалификационных испытаниях для демонстрации характеристик сверхпроводника.

"Мы пытаемся добиться рабочих температур от 10 до 20 К", - говорит Гибсон. "Мы специализируемся на сверхпроводниках с высокими механическими свойствами при умеренных температурах, что обеспечивает хорошую технологичность. Такой подход означает, что мы можем использовать стандартный процесс изготовления проволоки".

Соучредитель Periodical Labs Экин Догуш Чубук говорит, что его компания, основанная в сентябре 2025 года, разработала метод, основанный на дифракции рентгеновских лучей. Рентгенография, как ее называют, представляет собой метод картирования атомной структуры материала путем отражения от него рентгеновских лучей.

Процедуры рентгенографии в Periodical Labs помогают компании изучать потенциальные сверхпроводники и автоматизировать процесс их обнаружения, говорит Чубук.

Соучредитель Periodical Labs Экин Догуш Чубук говорит, что компания впервые разработала роботизированную систему на базе искусственного интеллекта, которая может тестировать 1000 потенциальных сверхпроводников в день. Ричард Моргенштейн/Periodical Labs

Поскольку ни один человек не может просматривать тысячи рентгеновских снимков в день, компания разрабатывает алгоритмы машинного обучения для использования рентгенографии и измерения магнитных свойств материалов, чтобы ускорить обнаружение новых сверхпроводников.

"Мы создали роботов, которые могут физически использовать рентгеновские дифракционные аппараты", - говорит Чубук. "Роботизированные манипуляторы загружают образцы, а затем проводят измерения и отправляют их в LLM. Робот берет образец, вводит новый, а затем магистр права анализирует все рентгенограммы, чтобы определить, удался ли эксперимент, а если не удался, что делать дальше".

Çubuk adds that developing and creating new materials from scratch hasn’t been easy to automate.

"Our biggest bottleneck is being able to make these different materials for the first time," says Çubuk, who was previously a research scientist at Google DeepMind.

Meanwhile, according to competing teams also using AI to make progress in the field, new superconductor discoveries are hotly anticipated today.

"Magnets could come very fast if we are very lucky and find something very easily," says Päivi Törmä, the leading physicist of the Super C consortium of European and American universities aiming to make the first room-temperature superconductors by 2033.

New superconductors can boost energy efficiency in data centers and hospital magnetic-resonance-imaging equipment by an order of magnitude, she says.

"I made estimates based on the best data that I could get," Törmä says. "For sure, it’s 10 times more, but it can easily be 100 or 1,000 times more energy efficient."

Periodic Labs has been conducting 100 experiments a day, according to Çubuk. The company is also opening a second lab to accelerate testing.

"That’s going to ramp up to 1,000 attempts a day," Çubuk says. "I think that will be by far the highest-throughput superconductivity research ever done. We want to see by doing 1,000 good attempts a day if we can discover really exciting superconductors."

Quantum Formatics is using what it calls the System, its proprietary AI-accelerated superconductor-discovery algorithm. The company has published three articles in Nature Computational Materials describing how its automated discovery system works.

Quantum Formatics founder Jason Gibson says AI can assist in the discovery of hardened superconductors for powering strong magnets for nuclear fusion, since existing magnets turn brittle in a reactor’s high-radiation environment.Minks Media

"We realized there was a critical gap between where the research of superconductor discovery was and what actually gets implemented in a device," says Gibson, the company’s founder. "Dozens of superconductors have been discovered that vastly exceed the superconducting properties of NbTi. However, nearly all have failed to reach large market penetration due to the challenge of manufacturing."

Gibson points to the importance of ductility—a material’s capacity to be reshaped and, in the case of Quantum Formatics, made into wires flexible enough to be wound into superconducting magnets.

For comparison, rare-earth barium copper oxides (ReBCO) are a popular superconductor, with transition temperatures in excess of liquid nitrogen’s 77 K boiling point. (A superconductor that’s coolable with inexpensive liquid nitrogen, as opposed to the more costly liquid hydrogen or liquid helium, is an attractive prospect for superconductor researchers.)

The Cambridge, Mass.–based Commonwealth Fusion Systems uses ReBCO tape in two experimental-fusion reactors the company is building in Massachusetts and Virginia.

However, superconducting magnetic tape in a fusion reactor also is exposed to a substantial amount of radiation, which can degrade the tape.

"Radiation is a very challenging thing," says Dan Brunner, former chief technology officer at Commonwealth. "That’s one of the challenges with the ReBCO class of superconductors. It’s a very fine crystal structure. Because it’s crystalline, it’s brittle, and that makes it hard to engineer into systems."

Quantum Formatics is working with companies like Commonwealth Fusion and Realta Fusion, based in Madison, Wis. Superconducting magnets account for up to half of the $3 billion cost of a fusion reactor, Gibson says.

"The one challenge we’re really trying to address in terms of ReBCO is its radiation tolerance," Gibson adds. "It does not perform well under radiation, but it is essentially the only option that produces high enough magnetic fields to allow you to have a compact fusion plant."

Çubuk says that Periodic Labs is also investigating commercial applications like power transmission for data centers.

"Data centers are getting more power hungry, and they have to use these extremely thick copper wires to bring power into the racks," Çubuk said. "If somebody could make superconductor tapes work with liquid nitrogen, those tapes could be much thinner and much smaller and could carry much more power without the resistance loss."

For the foreseeable future, Çubuk says, old-fashioned trial and error will remain an important part of the discovery process.

"From that perspective," he says, "it’s very interesting to think about how superconductors get discovered—and how they might get discovered in the future."

>