【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，北京量子信息科學研究院(以下簡稱“量子院”)量子計算云平臺部稀釋制冷團隊、硬件研發(fā)團隊聯(lián)合中國科學院物理研究所(以下簡稱“中科院物理所”)量子計算研究中心，在模塊化稀釋制冷機的研制和應(yīng)用方面取得新進展。2026年9月25日，相關(guān)成果以“模塊化可拓展的無液氦稀釋制冷機”(Modular and integrable cryogen-free dilution refrigerator)為題，發(fā)表在《物理評論應(yīng)用》(Physical Review Applied)。
 

　　隨著超導量子處理器的規(guī)?；l(fā)展，作為核心支撐設(shè)備的稀釋制冷機正面臨制冷功率不足和可用實驗空間受限等嚴峻挑戰(zhàn)。國內(nèi)外眾多研究團隊正在競相探索面向未來超導量子計算應(yīng)用需求的極低溫解決方案。目前，提升稀釋制冷機制冷功率的核心方法依賴于稀釋制冷單元的并聯(lián)擴展。傳統(tǒng)的單腔體并聯(lián)稀釋制冷單元方案雖可一定程度上滿足短期應(yīng)用需求，但存在真空腔制造安裝困難、預冷降溫緩慢、管線復雜度提升、以及并聯(lián)單元流動、換熱分配機制不清等突出問題。相比之下，通過稀釋制冷機的模塊化集成來創(chuàng)新構(gòu)建極低溫平臺的方案，可以基于現(xiàn)有極低溫技術(shù)快速實現(xiàn)，具有可持續(xù)的發(fā)展優(yōu)勢。
 

　　在此背景下，研究團隊基于前期1000μW量級稀釋制冷機的研制基礎(chǔ)，于2025年率先實際走通模塊化集成的技術(shù)路線，研制成功了2000μW量級的模塊化稀釋制冷機原型機。在集成配置下，兩個制冷機模塊的連續(xù)運行最低溫均保持在 10 mK 以下。擴大后的MC(混合室)樣品腔在同一溫度區(qū)間的可用制冷功率近似實現(xiàn)了對單一模塊的加倍。另一方面，通過設(shè)置特定的熱互聯(lián)條件，一個制冷機模塊的負載變化對另一模塊的溫度和制冷功率影響基本可以忽略。兩個模塊間又展現(xiàn)出一定的運行獨立性。這些特性為未來靈活擴展制冷機規(guī)模、按需配置實驗資源奠定了重要基礎(chǔ)。該原型機在北京量子院量子計算云平臺得到了實際應(yīng)用驗證。論文報道了該項工作的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)和相關(guān)實驗結(jié)果，并討論了所提出的模塊化集成方案在進一步拓展過程中可能面臨的重要問題和改進途徑。
 

　　該項工作為未來極低溫制冷平臺的發(fā)展和應(yīng)用提供了新的參考，其在制冷功率和實驗空間方面所展示的可擴展性，有望為大規(guī)模量子計算應(yīng)用提供解決方案。
 

　　量子院量子計算云平臺部稀釋制冷機團隊助理研究員關(guān)翔為本文的共同第一及通訊作者。量子院助理研究員劉培為本文的共同第一作者。中科院物理所姬忠慶研究員、量子院于海峰研究員為本文共同通訊作者。論文的合作者還包括量子院在讀博士生王得鳴、許逾群高級工程師、金貽榮研究員，量子院兼聘/中科院物理所副研究員樊潔，中科量儀(北京)科技有限公司謝永節(jié)博士。該工作得到國家自然科學基金、量子科技創(chuàng)新計劃、北京市科技計劃、北京量子院內(nèi)部項目、中科量儀(北京)科技有限公司等支持。
 

　　引用：我院在模塊化稀釋制冷機的研制和應(yīng)用方面取得新進展 北京量子信息科學研究院 【引用時間：2026年9月28日】