稀釋製冷機研發再突破 解決量子計算“卡脖子”問題

人民網北京7月13日電 （趙竹青）據中國科學院物理研究所消息，其自主研發的無液氦稀釋製冷機實現10mK以下極低溫，標誌着我國在高端極低溫儀器研製上取得了突破性的進展。

中國科學院物理研究所副研究員姬忠慶介紹，量子計算是當前世界各國科技競爭的主戰場，稀釋製冷機爲量子計算機的正常運行提供必要的極低溫環境，是量子計算研究中不可替代的關鍵設備。目前我國此類儀器完全依賴進口，是亟待攻破的“卡脖子”核心技術。因此，研製國產無液氦稀釋製冷機迫在眉睫。

稀釋製冷機是一種能夠提供接近絕對零度環境的高端科研儀器，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得到了廣泛應用。無液氦稀釋製冷機有別於傳統的依賴液氦輔助降溫的溼式稀釋製冷機，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併成爲市場主流。

據瞭解，作爲我國低溫實驗技術和低溫物理研究的發源地，物理研究所曾在上世紀70年代末就成功研製了我國第一臺溼式稀釋製冷機，實現了最低33mK的極低溫。面對新一輪量子科技競爭的新形勢，物理所再一次組織力量聯合攻關，完全自主研製國產無液氦稀釋製冷機，在歷時兩年半的研發過程中，攻克了低溫設備焊接工藝難題，解決了長期困擾的冷漏、超漏問題，在覈心的極低溫高效熱交換器製作過程中，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。最終在2021年6月24日晚，該自主研發的無液氦稀釋製冷機原型機實現10.9mK的連續穩定運行，滿足超導量子計算需要的條件，單衝程運行模式可低於8.7mK，基本達到了國際主流產品的水平，在解決量子計算“卡脖子”問題、加快科技自立自強上邁出了關鍵的一步。

掌握稀釋製冷核心技術標誌着我國具備了爲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製冷機相關技術，固化工藝流程，正在建設中的新一代製冷機將在易用性和穩定性方面達到進口產品水平，爲我國的量子計算實驗前沿研究提供有力支撐。”姬忠慶說。