記者13日從中國科學(xué)院物理研究所(中科院物理所)獲悉，該所自主研發(fā)的無液氦稀釋制冷機(jī)6月下旬實(shí)現(xiàn)近10mK(比絕對(duì)零度-273.15攝氏度高0.01度)極低溫，標(biāo)志著中國在高端極低溫儀器研制上取得突破性進(jìn)展，具備了為量子計(jì)算等前沿研究提供極低溫條件保障的能力。
作為中國低溫實(shí)驗(yàn)技術(shù)和低溫物理研究的發(fā)源地，中科院物理所曾在上世紀(jì)70年代末就成功研制中國第一臺(tái)濕式稀釋制冷機(jī)，實(shí)現(xiàn)最低33mK的極低溫。面對(duì)新一輪量子科技競爭，中科院物理所再次組織力量聯(lián)合攻關(guān)，完全自主研制國產(chǎn)無液氦稀釋制冷機(jī)。
中科院物理所在北京懷柔正在建設(shè)中的全新二代機(jī)。 中科院物理所 供圖
在歷時(shí)兩年半的研發(fā)過程中，科研團(tuán)隊(duì)先后攻克一系列工藝難題和核心技術(shù)難題，最終于6月24日晚，其自主研發(fā)的無液氦稀釋制冷機(jī)原型機(jī)實(shí)現(xiàn)10.9mK的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，滿足超導(dǎo)量子計(jì)算需要的條件，單沖程運(yùn)行模式可低于8.7mK，基本達(dá)到國際主流產(chǎn)品水平，在解決量子計(jì)算關(guān)鍵核心技術(shù)問題、加快科技自立自強(qiáng)上邁出關(guān)鍵的一步。
后續(xù)，科研團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步優(yōu)化無液氦稀釋制冷機(jī)相關(guān)技術(shù)，固化工藝流程。同時(shí)，正在建設(shè)中的新一代制冷機(jī)將在易用性和穩(wěn)定性方面達(dá)到進(jìn)口產(chǎn)品水平，為中國的量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)前沿研究提供有力支撐。
中科院物理所科研團(tuán)隊(duì)介紹說，稀釋制冷機(jī)是一種能夠提供接近絕對(duì)零度環(huán)境的高端科研儀器，可廣泛應(yīng)用于凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)、粒子物理乃至天文探測(cè)等科研領(lǐng)域。稀釋制冷機(jī)為量子計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行提供必要的極低溫環(huán)境，是量子計(jì)算研究中不可替代的關(guān)鍵設(shè)備。目前中國此類儀器完全依賴進(jìn)口，是亟待攻克的關(guān)鍵核心技術(shù)之一。
無液氦稀釋制冷機(jī)有別于傳統(tǒng)的依賴液氦輔助降溫的濕式稀釋制冷機(jī)，不需要液氦輔助就可以實(shí)現(xiàn)僅僅高于絕對(duì)零度0.01度的極低溫，可為量子計(jì)算機(jī)芯片提供用于維持量子態(tài)必需的極低溫環(huán)境。目前，其他制冷技術(shù)在最低溫度、制冷量和連續(xù)運(yùn)行時(shí)間方面都還不能滿足量子計(jì)算的需要。無液氦稀釋制冷機(jī)是一種通用科學(xué)儀器，除了被廣泛地應(yīng)用于量子計(jì)算領(lǐng)域，還可應(yīng)用于極低溫物理實(shí)驗(yàn)、納米材料研究，甚至可用于暗物質(zhì)探索、引力波探測(cè)等粒子物理和宇宙學(xué)探測(cè)。(完)
