现代的电子计算机能够在一秒钟内完成几万次的操作，能够存储上亿个二进制数字。这些计算机的基本元件目前大都是采用电子管和晶体管。但是，不久以前已经制成了一种全新的电子计算机样品，它的体积极小，可以很方便地放入普通电子管收音机的外壳里面。在这种计算机中，用作为运算元件和存储元件的是冷子管。
“冷子管”一词中所说的“冷”，并不是指普通冷却设备中的冷和日常生活中碰到的冷，而是接近于绝对零度，即冰点下273.16℃的低温。虽然目前在超低温实验室中已经得到了-273.149℃的低温，但是向绝对零度的进军仍在继续中。正在进行着为降低每万分之一度的斗争，而为了完全接近绝对零度，大概还需要付出很多的时间和创造性的劳动。
科学家们研究各种物质在超低温条件下的特性，这并不是偶然的。从研究的结果已经发现金属在超低温条件下有一些完全新的电磁特性，这些特性不能用通常的物理规律来解释。金属的这些特性长期以来没有在技术中得到应用，直到1956年，才制成了冷子管这种新的电子器件。在冷子管中，第一次利用了超导性以及超导现象与磁场强度的关系等等物理现象。
超导现象是荷兰科学家卡美林克—奥涅斯在1911年研究水银在低温条件下的电阻时发现的。他把小水银柱放在液态氦中逐渐冷却，并预计水银柱的电阻将逐渐减小，在最低温度下，将会达到某一有限值。但是实验的结果却使他极为惊奇，当温度达到-268.97℃时，水银的电阻突然变成小得甚至用很灵敏的仪器也量不出来。这时电流通过水银导体时没有能量损耗，在导体表面上没有发现一点放热的迹象。
当时有些科学家并不相信奥涅斯的实验结果，他们认为在实验中可能有某种差错。可是这种怀疑很快就消除了，因为别的物理学家也进行了实验并得到了相同的结果。
经过进一步的研究，发现不仅水银有超导性，其他一系列金属如铅、锡、锌、铀、铝以及钽、铌等也有超导性。钽和铌分别在温度达到-268.78℃和-268.94℃时开始进入超导状态。超导现象长期以来都是科学家感到不能解释的一个谜，可是在那时他们已经作了这样的假设：在超低温条件下，金属中的原子将处于热静止状态，因此电子可以在原子之间自由通过而不消耗能量。
为了证实这一点，曾经做过这样的实验：把一个用细铅丝绕成的闭路小线圈在液态氦中冷却到-271℃，并放在强电磁铁的两极间，借助于电磁铁建立起了强大的磁场。然后将电磁铁断路，使它两极间的磁场消失，因而在线圈中将产生感生电流。在正常温度下，这个电流将会很快消失，因为全部能量立即转化为热而耗散掉，可是在冷的线圈中，这个电流可以持续无限长的时间，只要线圈还在液态氦中，电流实际上就不会消失。线圈中的电流的存在可以用磁针来检验。跟通常的磁铁一样，线圈的两端能够吸引磁针。
在1937年又发现了当把冷却的水银放到磁场中时，水银将失去超导性而变得跟通常温度下的金属一样；但是如果进一步冷却水银或者去掉磁场时，水银的超导性又重新恢复。超导状态与非超导状态的相互转化是在磁场强度改变很小的条件下突然发生的。只要将磁场强度减小或增大几个高斯，就能使电流增大或减小许多倍。
分析上述的各种现象以后，科学家们得到了结论：超导体在磁场作用下电阻的变化，与电子管和晶体三极管在电场作用下电阻发生变化这两种现象是相似的。正是这种相似之处使科学家门想到创制一种新的电子器件，这就是冷子管。
尽管冷子管与电子管和晶体三极管所起作用的性质是相似的，可是从结构上看，它们却截然不同。首先，冷子管的结构简单，尺寸极小。它是由一根长约3毫米的钽棒上面绕上象头发那样细的铌丝制成的。因此，做成的线圈只有一个别针头那样大。如果要让元件开始工作，可以把它放到盛有温度为-269℃的液态氦的容器中。在超低温条件下，钽棒将具有超导状态，而器件本身就得到了奇妙的性质。沿着这一钽棒能够长期池通过很大的电流。但更妙的是对这个电流能够加以控制。为此只要在铌丝线圈上加一个不大的电压就行了。这样，在所产生的磁场的作用下，钽棒中的电流将减小到原来的几千分之一。当磁场消失时，电流又恢复到原来的数值。因此，用一个微弱的信号就可以控制一个很大的功率输出。而钽棒从一个状态转到另一个状态，就和继电器或者电子开关的工作情况相似。不过冷子管所能完成的不仅仅是电子开关的工作，还能成功地用来放大交变电流。为此只需在冷子管的线圈中通入微弱的交变电压，这样，在钽棒中流过的电流，就准确地按着信号电压的变化规律而变化。在这种情况下，放大作用就在于：在冷子管线圈中的微弱信号控制下，冷子管的钽棒中就产生了大得多的电流变化。
即使不讨论电子计算机的工作原理，也可以指出在计算机电路中采用冷子管的一些优点。在计算机中，以电信号形式给出的数据，很容易利用冷子管放大到任意的程度，因此加到冷子管上的信号，可以比在用半导体和别的放大元件构成的计算机中所需加的信号小得多。此外，因为是在接近绝对零度的条件下应用冷子管，所以就能够避免分子的热运动，消除了内部噪声，而在电子管和晶体管中，分子的热运动是内部噪声的主要来源。最后，冷子管的尺寸极小，只有晶体三极管的几分之一。举例说，一架由20万个冷子管构成的计算机，可以很宽裕地放入“记录牌”收音机的外壳里面，而且所需的能量很小。据国外杂志报导，目前已经制成这种计算机的样机。制造的困难仅仅在于必须把冷子管放入液体氦里面。为了这个目的，正在制造一种专用的冷却装置，这种设备能够很容易而且很安全地贮存和补充液体氦。
尽管冷子管是一种很新的电子器件，但是可以满怀信心地说，冷子管在技术中的应用，将开辟新的、目前尚难发现的可能性。 （李敬章译自苏联“无线电” 1961年第8期）(〔苏联〕В.法金)
