大皖新闻讯 9月20日，大皖新闻记者从安徽大学了解到，自今年6月12日以来，该校自主研制的400系列稀释制冷机已在国内某实验室实际使用中实现连续运行最低温度7.45mk超过100天，创下国内最低温度最长时间运行纪录。
连续运行最低温度7.45mK
据了解，2023年5月，安徽大学依托“量子计算用极低温稀释制冷机”科技成果转化成立合肥知冷低温科技有限公司。公司主营产品“量子计算用极低温稀释制冷机”，打破了国外禁运封锁，实现了国产替代，成功填补了相关量子科技产业链在极低温关键技术上的国内空白。目前，该设备已实现商业化量产，年产量达到60台左右，投入在众多高校、科研院所使用，为我国科学家提供了稳定可靠的极低温设备，彰显了我国在高端科研装备制造领域自主创新的实力。
极低温是量子计算机正常运行的必备条件，极低温稀释制冷机是一种能够提供接近绝对零度低温环境的高端科研仪器，通过“冷却”量子计算机内的各类线材及电子器件，保持稳定的极低温状态。该设备是现代量子科学研究与量子技术发展的关键核心设备之一，广泛应用于量子功能材料与器件以及新奇量子现象的探索。
用户现场整机图片
迄今为止，仅有氦元素能在接近绝对零度时还保持液态。因此，氦元素被广泛用作低温制冷技术的冷却介质。
稀释制冷机的原理就是将氦三氦四混合液中稀释相内氦三分子抽出，由于稀释相即使温度达到绝对零度，依然含有6.4%的氦三分子，因此浓相的氦三分子会通过浓相和稀释相的分离界面渗透至稀释相，此过程具有吸热效应，从而实现极低温制冷。
制冷功率650μW @100mK、18μW @20mK
“量子计算用极低温稀释制冷机”由安徽大学物质科学与信息技术研究院单磊教授、王绍良研究员团队自主研发，是一种能够提供接近绝对零度低温环境的高端科研仪器，是现代量子科学研究与量子技术发展的关键核心设备之一。该设备基于量子计算等对稀释制冷机的无液氦、极低温、大冷量、大空间、高稳定性的技术需求，解决了量子计算等领域极低温稀释制冷机完全依赖进口的难题，为相关科研及产业领域提供了替代进口的极低温稀释制冷技术。极低温稀释制冷机在产业化后，将广泛应用于量子计算、凝聚态物理、天文观测等领域。
此次研制的400系列稀释制冷机，2024年6月经现场测试，该设备连续运行最低温度7.45毫开、在100毫开和20毫开分别具有650微瓦和18微瓦的制冷量，冷板直径300毫米，10毫开样品空间深度达到526毫米，相关参数已达到公开发布数据的国内领先、国际先进水平。该系列产品的技术进步代表了制冷低温稀释制冷机关键技术指标从追赶国外同类产品成功转变为超越国外同类产品，具有重要的里程碑意义。主营产品ZL-DR400型/ZL-DR1000型稀释制冷的技术指标满足了科学研究、凝聚态物理等需求；2开制冷机型低温系统、1开低温系统、300毫开氦三低温系统可提供不同低温环境，满足客户定制化需求。
根据ICV咨询公司发布的《稀释制冷机市场研究报告》指出，随着量子计算行业的不断发展，各企业既定路线图中的量子比特数量都将在2027年达到一定规模，因此，2028年后的稀释制冷机市场或将呈现井喷式增长。未来5年，国内极低温稀释制冷机市场规模有望实现巨大突破。
大皖新闻记者 龚润泽
编辑 许正文