【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，北京量子信息科學(xué)研究院(以下簡(jiǎn)稱“量子院”)稀釋制冷機(jī)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院物理所量子計(jì)算研究中心，在2000 μW量級(jí)大冷量稀釋制冷機(jī)研制方面取得新進(jìn)展，研制的無(wú)液氦稀釋制冷機(jī)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)運(yùn)行最低溫<6.6 mK，2000 μW@102mK的優(yōu)異性能指標(biāo)，可全面對(duì)標(biāo)國(guó)外大科學(xué)裝置中巨型稀釋制冷機(jī)的水平。2025年12月2日，相關(guān)成果以“100 mK制冷功率2000 μW量級(jí)的無(wú)液氦稀釋制冷機(jī)的研制”(Development of a cryogen-free dilution refrigerator with a cooling power of 2000 μW at around 100 mK)為題，發(fā)表在《科學(xué)儀器評(píng)論》(Review of Scientific Instruments)。
 

　　量子處理器的規(guī)?；l(fā)展對(duì)現(xiàn)有稀釋制冷機(jī)的制冷能力和可用空間提出了新的挑戰(zhàn)。目前商業(yè)主流的大冷量稀釋制冷機(jī)在100 mK制冷功率處于1000 μW量級(jí)，1000 μW以上量級(jí)大冷量稀釋制冷機(jī)的研制是當(dāng)前極低溫制冷領(lǐng)域的研究和競(jìng)爭(zhēng)熱點(diǎn)。雖然通過現(xiàn)有稀釋制冷單元并聯(lián)是一條可行路線，但如何對(duì)稀釋制冷單元進(jìn)行集成拓展尚缺乏相關(guān)的報(bào)道和詳細(xì)討論分析；何種方案簡(jiǎn)單易用可持續(xù)尚缺乏明確的結(jié)論，國(guó)內(nèi)外多個(gè)團(tuán)隊(duì)正處于摸索階段。
 

　　在此背景下，研究團(tuán)隊(duì)基于前期研制的高效單組稀釋制冷單元(720μW@100mK)，嘗試了一種“單體集成”的方案：在1個(gè)真空腔體內(nèi)采用2個(gè)脈管機(jī)冷頭預(yù)冷(1.5W@4.2K)，設(shè)計(jì)增強(qiáng)的泵浦系統(tǒng)和抽氣管線，最終實(shí)現(xiàn)了4組稀釋制冷單元的并聯(lián)集成。所研制的無(wú)液氦稀釋制冷機(jī)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)運(yùn)行最低溫<6.6 mK，2000 μW@102mK的優(yōu)異性能指標(biāo)，達(dá)到全面對(duì)標(biāo)國(guó)外大科學(xué)裝置中巨型稀釋制冷機(jī)的水平。該技術(shù)方案為國(guó)內(nèi)外同等規(guī)格稀釋制冷機(jī)的搭建提供了范例，相關(guān)成果對(duì)未來更大冷量稀釋制冷機(jī)的研制和應(yīng)用具有重要意義。
 

裝置實(shí)物圖
 

　　該論文的第一作者為量子院助理研究員關(guān)翔和博士生王得鳴，通訊作者為量子院助理研究員關(guān)翔和中國(guó)科學(xué)院物理所研究員姬忠慶。文章的合作者還包括中科量?jī)x(北京)科技有限公司謝永節(jié)博士，以及量子院兼聘/中國(guó)科學(xué)院物理所樊潔副研究員。