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新突破！無液氦稀釋制冷機(jī)可達(dá)-273.1391℃
2021年07月13日 09:48:56 來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：10281

7月12日，中國科學(xué)院物理研究所自主研發(fā)的無液氦稀釋制冷機(jī)成功實現(xiàn)10.9mK(零下273.1391度，絕對零度以上0.0109度)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，滿足超導(dǎo)量子計算需要的條件，單沖程運(yùn)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(wǎng) 時事熱點(diǎn)】物質(zhì)的溫度取決于其內(nèi)原子、分子等粒子的動能。根據(jù)麥克斯韋-玻爾茲曼分布，粒子動能越高，物質(zhì)溫度就越高。理論上，若粒子動能低到量子力學(xué)的最低點(diǎn)時，物質(zhì)即達(dá)到絕對零度。但根據(jù)熱力學(xué)定律，絕對零度只可無限逼近、永遠(yuǎn)無法達(dá)到。因為任何空間必然存有能量和熱量，也不斷進(jìn)行相互轉(zhuǎn)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(dá)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(xué)院物理研究所自主研發(fā)的無液氦稀釋制冷機(jī)成功實現(xiàn)10.9mK(零下273.1391度，絕對零度以上0.0109度)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，滿足超導(dǎo)量子計算需要的條件，單沖程運(yùn)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(jī)是一種能夠提供接近絕對零度環(huán)境的科研儀器。該設(shè)備無需液氦輔助就可以實現(xiàn)僅僅高于絕對零度0.01度的極低溫，為量子計算機(jī)芯片提供用于維持量子態(tài)必需的極低溫環(huán)境，在凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)、粒子物理乃至天文探測等科研領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
 
　　有別于傳統(tǒng)依賴液氦輔助降溫的濕式稀釋制冷機(jī)，無液氦稀釋制冷機(jī)無需液氦供應(yīng)，樣品空間大，連續(xù)運(yùn)行時間長且運(yùn)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(fā)過程中，研究人員攻克了低溫設(shè)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(shè)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(shù)難題。稀釋制冷機(jī)的研發(fā)標(biāo)志著我國在極低溫儀器研制上取得了突破性的進(jìn)展。
 
　　長期以來，科學(xué)家們向著“絕對零度”發(fā)起了一次又一次挑戰(zhàn)。早在上世紀(jì)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(jī)，實現(xiàn)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(jī)為量子計算機(jī)的正常運(yùn)行提供必要的極低溫環(huán)境，是量子計算研究中極其重要的關(guān)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(tuán)隊再次組織力量，聯(lián)合攻關(guān)，自主研制國產(chǎn)無液氦稀釋制冷機(jī)，為中國低溫實驗技術(shù)和低溫物理研究的再添新枝，這標(biāo)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(tuán)隊將進(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，提升新一代制冷機(jī)的易用性和穩(wěn)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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