我国研究团队在大冷量稀释制冷机研制方面取得新进展

近日，北京量子信息科学研究院稀释制冷机团队助理研究员关翔联合中国科学院物理所量子计算研究中心姬忠庆研究员，在2000微瓦（μW）量级大冷量稀释制冷机研制方面取得新进展，研制的无液氦稀释制冷机实现了连续运行最低温度低于6.6毫开尔文（mK），在102 mK温度下制冷功率达2000 μW（即2000μW@102mK）的优异性能指标，全面对标国外大科学装置中巨型稀释制冷机的水平。相关研究成果12月2日发表于《科学仪器评论》（Review of Scientific Instruments）期刊上。

量子处理器的规模化发展对现有稀释制冷机的制冷能力和集成水平提出了新挑战。目前商用大冷量稀释制冷机制冷能力处于1000μW@100mK的水平，研制超过该水平的大冷量稀释制冷机是当前极低温制冷领域的研究和竞争热点，国内外多个团队正积极开发易实现、可持续、可扩展的技术方案。对此，研究团队基于前期研制的720μW@100mK高效单组稀释制冷单元，尝试了一种“单体集成”的方案：在1个真空腔体内采用2个1.5W@4.2K脉管机冷头预冷，并增强了泵浦系统和抽气管线性能，最终实现了4组稀释制冷单元的并联集成。所研制的无液氦稀释制冷机实现了连续运行最低温低于6.6 mK和2000μW@102mK的优异性能指标，达到全面对标国外大科学装置中巨型稀释制冷机的水平。该技术方案为国内外同等规格稀释制冷机的搭建提供了范例，对未来更大冷量稀释制冷机的研制和应用具有重要意义。