【儀表網 研發快訊】近日，北京量子信息科學研究院(以下簡稱“量子院”)稀釋制冷機團隊聯合中國科學院物理所量子計算研究中心，在2000 μW量級大冷量稀釋制冷機研制方面取得新進展，研制的無液氦稀釋制冷機實現了連續運行最低溫<6.6 mK，2000 μW@102mK的優異性能指標，可全面對標國外大科學裝置中巨型稀釋制冷機的水平。2025年12月2日，相關成果以“100 mK制冷功率2000 μW量級的無液氦稀釋制冷機的研制”(Development of a cryogen-free dilution refrigerator with a cooling power of 2000 μW at around 100 mK)為題，發表在《科學儀器評論》(Review of Scientific Instruments)。
量子處理器的規模化發展對現有稀釋制冷機的制冷能力和可用空間提出了新的挑戰。目前商業主流的大冷量稀釋制冷機在100 mK制冷功率處于1000 μW量級，1000 μW以上量級大冷量稀釋制冷機的研制是當前極低溫制冷領域的研究和競爭熱點。雖然通過現有稀釋制冷單元并聯是一條可行路線，但如何對稀釋制冷單元進行集成拓展尚缺乏相關的報道和詳細討論分析；何種方案簡單易用可持續尚缺乏明確的結論，國內外多個團隊正處于摸索階段。
在此背景下，研究團隊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個真空腔體內采用2個脈管機冷頭預冷(1.5W@4.2K)，設計增強的泵浦系統和抽氣管線，最終實現了4組稀釋制冷單元的并聯集成。所研制的無液氦稀釋制冷機實現了連續運行最低溫<6.6 mK，2000 μW@102mK的優異性能指標，達到全面對標國外大科學裝置中巨型稀釋制冷機的水平。該技術方案為國內外同等規格稀釋制冷機的搭建提供了范例，相關成果對未來更大冷量稀釋制冷機的研制和應用具有重要意義。
裝置實物圖
該論文的第一作者為量子院助理研究員關翔和博士生王得鳴，通訊作者為量子院助理研究員關翔和中國科學院物理所研究員姬忠慶。文章的合作者還包括中科量儀(北京)科技有限公司謝永節博士，以及量子院兼聘/中國科學院物理所樊潔副研究員。
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