我国自研“无液氦稀释制冷机”项目在2021中关村论坛发布
科学研究成果是科技工作者辛勤劳动的结晶，是人类重要的精神财富和物质财富;是一种具有特殊意义的生产力，也是衡量科学研究任务完成与否，质量优劣，以及科研人员贡献大小的重要标志。是国家的财富、智力的资源。
9月25日，中科院物理所“无液氦稀释制冷机”项目在2021中关村论坛发布。我国成功研制出无液氦稀释制冷机，实现了比绝对零度高0.01度的连续稳定运行温度。掌握稀释制冷核心技术使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。
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广泛应用。稀释制冷机1951年H.London提出可以用超流4He稀释3He的方法制冷的理论。到1965年P.Das等人根据这一理论制成了3He-4He稀释制冷机，已达到1.8mK的低温。它可以长时间地维持毫K范围的温度，有较大的冷却能力，已成为获得毫K温度的最重要的手段和设备。
3He，4He的混合液在0.86K以上时，液3He可以以任何比例溶解在液4He中，但是当混合溶液的温度降到0.86K以下时，混合液则分离成两相，其中含3He多的相称为浓缩相，而含3He少的相称为稀释相。在低于0.86K的任一温度都对应于一定的3He含量的稀释相和浓缩相，并达到相平衡。当从稀释相中取走3He原子时，为了保持两相的平衡，则由浓缩相中的3He通过相界面进入稀释相以补充被移去的3He原子。可以计算得3He在稀释相中的焓和熵比在浓缩相中要大得多。所以这种稀释过程需要吸热，利用这个吸热现象制成了稀释制冷机。
从稀释制冷机的结构图来看，包含相界面的室称做混合室，3He原子从浓缩相经过相界面进入稀释相要吸热而制冷，使温度降低。包含稀释相的自由表面的室称为蒸馏室，温度维持在0.6～0.7K。此时3He的饱和蒸气压远高于4He的饱和蒸气压，可以用抽气机抽走，这时浓缩相中的3He原子就不断地通过相界面进入稀释相，抽走的3He经过冷凝再补充到浓缩相中形成循环，使制冷机不断地运行。
量子芯片就是将量子线路集成在基片上，进而承载量子信息处理的功能。借鉴于传统计算机的发展历程，量子计算机的研究在克服瓶颈技术之后，要想实现商品化和产业升级，需要走集成化的道路。超导系统、半导体量子点系统、微纳光子学系统、甚至是原子和离子系统，都想走芯片化的道路。从发展看，超导量子芯片系统从技术上走在了其它物理系统的前面;传统的半导体量子点系统也是人们努力探索的目标，因为毕竟传统的半导体工业发展已经很成熟，如半导体量子芯片在退相干时间和操控精度上一旦突破容错量子计算的阈值，有望集成传统半导体工业的现有成果，大大节省开发成本。
新闻来源：中国科学院物理研究所
标签：无液氦稀释制冷机
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