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新突破！無液氦稀釋制冷機可達-273.1391℃
2021年07月13日 09:48:56
來源：化工儀器網 點擊量：10275
7月12日，中國科學院物理研究所自主研發的無液氦稀釋制冷機成功實現10.9mK(零下273.1391度，絕對零度以上0.0109度)的連續穩定運行，滿足超導量子計算需要的條件，單沖程運行模式可低于8.7mK(零下273.1413度，絕對零度以上0.0087度)。
【化工儀器網 時事熱點】物質的溫度取決于其內原子、分子等粒子的動能。根據麥克斯韋-玻爾茲曼分布，粒子動能越高，物質溫度就越高。理論上，若粒子動能低到量子力學的最低點時，物質即達到絕對零度。但根據熱力學定律，絕對零度只可無限逼近、永遠無法達到。因為任何空間必然存有能量和熱量，也不斷進行相互轉換而不消失。所以絕對零度是不存在的，是一個理想的、無法達到的溫度，除非該空間自始即無任何能量熱量。
7月12日，中國科學院物理研究所自主研發的無液氦稀釋制冷機成功實現10.9mK(零下273.1391度，絕對零度以上0.0109度)的連續穩定運行，滿足超導量子計算需要的條件，單沖程運行模式可低于8.7mK(零下273.1413度，即絕對零度以上0.0087度)。
稀釋制冷機是一種能夠提供接近絕對零度環境的科研儀器。該設備無需液氦輔助就可以實現僅僅高于絕對零度0.01度的極低溫，為量子計算機芯片提供用于維持量子態必需的極低溫環境，在凝聚態物理、材料科學、粒子物理乃至天文探測等科研領域廣泛應用。
有別于傳統依賴液氦輔助降溫的濕式稀釋制冷機，無液氦稀釋制冷機無需液氦供應，樣品空間大，連續運行時間長且運維方便，在最近十年迅速普及并成為市場主流。
在歷時兩年半的研發過程中，研究人員攻克了低溫設備焊接工藝難題，解決了長期困擾的超漏、冷漏問題。在核心的極低溫高效熱交換器制作過程中，研究人員測試評估了大量材料和多種設計方案，攻克了盤管熱交換器和銀粉熱交換器等多項核心技術難題。稀釋制冷機的研發標志著我國在極低溫儀器研制上取得了突破性的進展。
長期以來，科學家們向著“絕對零度”發起了一次又一次挑戰。早在上世紀70 年代末，中科院物理所就研制成功了我國第一臺濕式稀釋制冷機，實現34mK(零下273.116 度，即絕對零度以上 0.034 度)的極低溫。
值得一提的是，稀釋制冷機為量子計算機的正常運行提供必要的極低溫環境，是量子計算研究中極其重要的關鍵部分。如今，面對新一輪量子科技競爭，中科院物理所研究團隊再次組織力量，聯合攻關，自主研制國產無液氦稀釋制冷機，為中國低溫實驗技術和低溫物理研究的再添新枝，這標志著我國具備為量子計算等前沿研究提供極低溫條件保障的能力。
未來，物理所研究團隊將進一步優化無液氦稀釋制冷機相關技術，固化工藝流程，提升新一代制冷機的易用性和穩定性，為我國的量子計算實驗前沿研究提供有力支撐。
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