稀释制冷机研发再突破解决量子计算“卡脖子”问题

人民网北京7月13日电 （赵竹青）据中国科学院物理研究所消息，其自主研发的无液氦稀释制冷机实现10mK以下极低温，标志着我国在高端极低温仪器研制上取得了突破性的进展。

中国科学院物理研究所副研究员姬忠庆介绍，量子计算是当前世界各国科技竞争的主战场，稀释制冷机为量子计算机的正常运行提供必要的极低温环境，是量子计算研究中不可替代的关键设备。目前我国此类仪器完全依赖进口，是亟待攻破的“卡脖子”核心技术。因此，研制国产无液氦稀释制冷机迫在眉睫。

稀释制冷机是一种能够提供接近绝对零度环境的高端科研仪器，在凝聚态物理、材料科学、粒子物理乃至天文探测等科研领域得到了广泛应用。无液氦稀释制冷机有别于传统的依赖液氦辅助降温的湿式稀释制冷机，无需液氦供应，样品空间大，连续运行时间长且运维方便，在最近十年迅速普及并成为市场主流。

据了解，作为我国低温实验技术和低温物理研究的发源地，物理研究所曾在上世纪70年代末就成功研制了我国第一台湿式稀释制冷机，实现了最低33mK的极低温。面对新一轮量子科技竞争的新形势，物理所再一次组织力量联合攻关，完全自主研制国产无液氦稀释制冷机，在历时两年半的研发过程中，攻克了低温设备焊接工艺难题，解决了长期困扰的冷漏、超漏问题，在核心的极低温高效热交换器制作过程中，测试评估了大量材料和多种设计方案，攻克了盘管热交换器和银粉热交换器等多项核心技术难题。最终在2021年6月24日晚，该自主研发的无液氦稀释制冷机原型机实现10.9mK的连续稳定运行，满足超导量子计算需要的条件，单冲程运行模式可低于8.7mK，基本达到了国际主流产品的水平，在解决量子计算“卡脖子”问题、加快科技自立自强上迈出了关键的一步。

掌握稀释制冷核心技术标志着我国具备了为量子计算等前沿研究提供极低温条件保障的能力。“未来，物理所研究团队将进一步优化无液氦稀释制冷机相关技术，固化工艺流程，正在建设中的新一代制冷机将在易用性和稳定性方面达到进口产品水平，为我国的量子计算实验前沿研究提供有力支撑。”姬忠庆说。

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