目前，芯片生产进入集成电路时代。通常，单位芯片上集成的晶体管数目越多，计算性能越好。科学界和产业界不断缩小晶体管的尺寸，提升单位面积的集成量。过去40多年，半导体芯片一直遵守着“摩尔定律”，即每隔18个月集成度翻一倍，性能提升一倍，产品价格降低一半。这保证了我们享受更低价更快速的计算体验。
　　不过，计算机专家预计，随着晶体管逐渐走向物理极限，“摩尔定律”必定失效，计算机“进化”将遇到瓶颈。
　　当前，14纳米的芯片已经量产，这一尺度相当于头发丝的七千分之一，这已经十分考验制作工艺了。未来的改进空间正逐渐缩小。
　　此外，现代计算机遵循冯·诺依曼基本体系，该体系的硬件系统即由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成。这一体系助推了过去几十年计算机的高速发展，但它要求数据存储在内存、并依赖内存进行运算的思想，使得计算机的发展受到芯片的制约。
　　一方面是传统计算机可以预见的发展瓶颈，另一方面是物联网、大数据、人工智能带来的对计算升级的需求。为了提升信息处理能力，研究人员或者发展多核芯片，或者探索有别于冯·诺依曼体系的架构，或超越经典物理世界开发新一代计算机，量子计算机就是后者的代表。
　　液态金属让高度灵活性、智能性和可控性的柔性计算系统成为可能
　　液态金属以其独特性能进入科学家的视野中。
　　不同于一般的导电介质，液态金属在不同的环境下导电性也有差异。这一看上去微不足道的变化，在科学家眼中则有重大价值。

中科院理化所、清华大学双聘教授刘静是我国液态金属研究的领军人物，他和团队惊奇地发现，温度不同、氧化程度不同以及磁场强度环境不同，液态金属的导电性会呈现出极大的差异。因此，就像通过对晶体管电压的控制来构建运算基础一样，科学家可以通过改变外界的环境，借助对液态金属状态的控制，并以它在不同状态下的导电差异作为可控的逻辑计算单元。
　　“比如，借助温度调控装置，改变液态金属所处的环境温度，使其在固液两种状态之间切换。因为固态和液态形态下电阻值不同，我们就可以把它理解为‘0’和‘1’的状态，比如把固态状态定为‘1’，液态状态则为‘0’”。刘静说，以此为基础就能构建基于液态金属的记忆与逻辑单元，甚至计算系统。
　　正因为这种特性，使液态金属可以成为计算的核心逻辑单元，从而带来革新传统计算机的可能性。刘静说，不同于传统的电子计算机，从宏观到纳米尺度的金属液滴，可以通过多种物理场效应，在液体环境下组装出逻辑器件并对其进行编程。
　　传统计算机以顺序执行指令的方式运行，液态金属构建的计算机，由于能通过多种方式同时进行编程，一次可同时执行多个指令，具有高度并行性的特点，因此运算速度上可能更快。液态金属也具有更好的散热性能，发热量更小。此外，液态金属还兼具流体的柔性、可任意变形的特征，能够制作柔性的液体电子乃至半导体单元。

正如物理学家与计算机专家的预测，量子计算可能是新一代计算机的重要形式。液态金属如何给量子计算机发展添薪加火？
　　与传统计算机不同，量子计算机利用量子叠加和量子纠缠来实现逻辑运算。量子计算机的运算模式，决定了量子算法的上限和潜力远高于经典算法。不过，刘静认为，在核心的器件和物理实现方法上，当前量子计算机和传统计算机一样，都由固体的器件组成。比如，量子计算机的一种核心逻辑单元——超导隧道效应器件的结构一般由中间层和两侧构成，中间层是一块绝缘的薄层，两侧为导电介质电极。
　　“理论上说，由于这些结构是固体的，形状无法变形、分割，一旦制备出来，一般只能按其特定结构实现对应功能，应用可能受到限制。”刘静说。
　　如果器件全部是液态将会怎样？刘静团队为此提出了一种全液态量子器件和制备方法，发现由于液体的柔性和可变形性，表面易于达到原子级别的完美光滑度。同时全液态量子器件的中间液层的厚度可以通过力场、电场、磁场等多种物理场来调控，液膜间隙可达到极小尺度甚至完全消失，满足实现量子计算机运行对尺度的要求。如此，整个系统要实现高度的灵活性、智能性和可控性就成为可能。刘静认为，基于液态金属的计算机架构，可能预示着下一代计算机的雏形。
　　在液态金属研究上，我国处于领跑者地位
　　液态金属被称为人类利用金属的第二次革命。当前基于液态金属的重大变革性应用不少仍是畅想，但它拓宽了人类认知世界的边界。
　　液态金属与计算和智能的神奇联系并非灵光闪现，而是基于科学家多年的持续研究。随着对液态金属机理认识走向深入，科研人员探索出了诸多应用方向。
　　2013年，刘静团队把液态金属做成打印“墨水”，首次在纸上直接生成电子电路。一年后，研发出世界首台室温液态金属打印机，为个性化定制化电路生产提供了解决方案。
　　2014年6月，针对断裂神经修复难题，刘静团队利用液态金属成功“搭桥”，建立信号通路，为人体神经功能修复重建提供了可能，打开了它在生物医学领域的前景。
　　看过电影《终结者》的观众，一定对影片中可以任意改变外形、迅速恢复的机器人印象深刻。2015年3月，刘静带领研究小组，首次研发出自主运动的可变形液态金属机器。
　　2016年，液态金属机器人向前进化，能做出更复杂的运动。刘静团队发现，液态金属不仅能“吃”，还能跑、会跳，甚至载物前行。“当前全球先进机器人研发竞争激烈，液态金属打开了机器人的想象空间，有望成为机器人变革的重要引擎。”
　　当然，液态金属离成为真正的“终结者”还很遥远。“以自然界生物进化的观点看，现在相当于培育出了细胞，要使之成为完整的仿生物体柔性机器人，还需要生长出肌肉、神经、骨骼等组织。”刘静表示。
　　在液态金属研究上，我国处于领跑者地位，是中国向世界输出原创科研成果的代表。近些年，液态金属研究从冷门逐渐成为国际上备受瞩目的重大科技热点。
　　“我国对液态金属研究积累较深，国际上不少机构是在我们所开辟的方向上做研究，但一项重大的突破就可能改变既有的格局。一些发达国家实验室凭借在学术话语上的强势地位，也可能影响科学界的判断，我们需要不断用有分量的成果说话。”刘静说。
　　“一类材料，一个时代。”刘静认为，液态金属作为一类特殊功能材料，已展示出引领和开拓重大科技前沿的特质，有望在电子信息、先进制造、柔性机器人、生物医疗健康等领域带来颠覆性变革，并催生出一系列战略性新兴产业。“我希望国内外更多的优秀团队参与进来，共同应对液态金属研究面临的重大挑战。”

--very good. i wonder whether still could get 镓 from the old time digged out 闪锌矿矿石 生产氧化铝...

ps 镓在其它金属矿床中的含量极低，经过一定富集后也只能达到几百克/吨，因而镓的提取非常困难，另一方面，由于伴生关系，镓的产量很难由于镓价格上涨而被大幅拉动，因此，原生镓的年产量极少，全球年产量不足300吨，是原生铟产量的一半，如果这种状况不能得到改善，未来20-30年这些金属镓将会出现严重短缺。