我国无液氦稀释制冷机成功实现10.9mK稳定连续运行意义重大

时评/三杉 图/来自网络

2021年我国在科研领域获得了丰硕成果。其中我国自主研发无液氦稀释制冷原型机，成功实现10.9mK（零下273.1391度，即绝对零度以上0.0109度）的长时间稳定连续运行，单冲程模式可达8.7m（零下273.1413度，即绝对零度以上0.0087度）。

不需要液氦辅助就可以实现仅仅高于绝对零度0.01度的极低温，可以为量子计算机芯片提供用于维持量子态必需的极低温环境。

该技术突破将为我国的量子计算等前沿研究提供极低温条件保障。

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。

稀释制冷机是当前超导量子计算、拓扑量子计算等国际上竞争异常激烈的量子信息技术研究必需的低温实验设备。

作为中国低温实验技术和低温物理研究的发源地，中科院物理所早在上世纪70年代末就研制成功了我国第一台湿式稀释制冷机，实现了34mK（零下273.116度，即绝对零度以上0.034度）的极低温。

面对新一轮量子信息科技竞争的新形势，中科院物理所再一次组织力量联合攻关。

有关专家组成的团队成功攻克了稀释制冷机热交换器制作等多项核心技术，在自主研制的无液氦稀释制冷机上率先实现10mK以下极低温环境。

这将为我国量子计算等前沿基础研究奠定良好的实验条件基础。

我国自主研发的无液氦稀释制冷机成功实现10.9mK（约为零下273.14度）以下极低温运行，这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。

作为我国低温实验技术和低温物理研究的发源地，中科院物理所早在20世纪70年代末就研制出我国第一台湿式稀释制冷机，实现了34mK的极低温。

面对新一轮量子科技竞争的新形势，该所研究团队再一次组织力量联合攻关，自主研制国产无液氦稀释制冷机。

今年6月，中科院物理所自主研发的无液氦稀释制冷机原型机成功实现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。

中科院物理研究所相关负责人表示，新研制的无液氦稀释制冷机原型机在加快科技自立自强上迈出了关键一步，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，研究团队将进一步优化无液氦稀释制冷机相关技术，为我国的量子计算实验前沿研究提供有力支撑。

我国科学家在量子科技若干领域处于国际引领位置，特别是基础研究领域，近年来取得了一批重大成果。

量子直接通信是我们在2000年原创性提出的阻止窃听的新型量子保密通信技术，直接利用量子态传输秘密信息。

2020年我国成功研制了实用化的量子直接通信样机，实现了10公里光纤4kbps的量子直接通信。

量子科技发展突飞猛进，成为新一轮科技革命和产业变革的前沿领域，量子计算机更是各国科学家研发的热点，中国的量子科学家在这方面的研究也取得了进展。

2020年12月4日，中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队，与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，构建了76个光子的量子计算原型机“九章”，实现了具有实用前景的“高斯玻色取样”任务的快速求解。

据现有理论，该量子计算系统处理高斯玻色取样的速度比目前最快的超级计算机快一百万亿倍，即“九章”一分钟完成的任务，超级计算机需要一亿年。

其速度也等效地比去年谷歌发布的53个超导比特量子计算原型机“悬铃木”快一百亿倍。

由此可见，我国自主研发的无液氦稀释制冷原型机，成功实现10.9mK（零下273.1391度，即绝对零度以上0.0109度）的长时间稳定连续运行，该技术可为我国在量子计算等前沿基础研究领域，奠定了良好的实验条件基础，其意义特别重大！