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近日,安徽省量子信息工程技术研究中心及科大国盾量子技术股份有限公司联合发布消息,国产稀释制冷机“ez-Q Fridge”在交付客户后完成性能测试,实际运行指标达到同类产品国际主流水平,成为国内首款可商用可量产的超导量子计算机用稀释制冷机。据媒体报道,2023年下半年,国盾量子向两家科研单位交付了国产稀释制冷机产品,经客户多月测试,设备长时间连续稳定运行,能够结合主动减震系统以及磁屏蔽等,为量子芯片提供低至10mK级别的极低温低噪声环境,制冷功率达到450uW@100mK。在容纳78根低温测控同轴线缆的超导量子计算低温支撑系统中,分别对56比特和24比特超导量子芯片进行测试,稀释制冷机运转效果良好,达到了国际先进水平。实际上近年来,量子科技已引起国内外的广泛关注。而发展先进的量子科技离不开极低温制冷技术,这主要是由于量子本身是微观的效应,很容易受到干扰,而超低温可以将噪音降得很低。比如,对量子比特来讲,它最怕的就是温度,因为温度产生热耦合噪音,低温之后噪音就可以被极大的限制,使它成为孤立系统,这时它的退相干时间就会大大延长,量子比特才会成功,否则包括存储、读取、叠加等都需要时间。目前达到低温的手段主要有吸附制冷、绝热去磁制冷和稀释制冷。稀释制冷技术于 1950 年代首次提出,并在 60 年代建成了第一个完整的稀释制冷系统,随后便成功商业化。稀释制冷技术最低温度可以低至数个mK(10K),具有制冷过程连续不间断及制冷功率较大等优点,随着低温物理研究需求的不断增加,其已经成为目前最为流行的制冷方法。水有普通的水和重水,它们混合到一块是分不开的,但是氦三氦四不一样,液态的氦三和氦四在低温下在大约八九百mK的时候就会自动分开,自动分开的现象过程中会有所谓的制冷效应,其实这就是因为这两者复合在一起就会产生稀释效应,就会有降温效应,连续的补充和打破平衡,就使得混合液一直处于相分离状态,就实现了所谓的稀释制冷,这就是稀释制冷机的原理。随着量子计算等技术的不断发展,对mK级的稀释制冷机提出了更高的要求,当前国内有数家单位和企业在投入精力开发。[b]中科院物理所[/b]2021年,中国科学院物理研究所自主研发的无液氦稀释制冷机6月下旬实现近10mK(比绝对零度-273.15摄氏度高0.01度)极低温,标志着中国在高端极低温仪器研制上取得突破性进展,具备了为量子计算等前沿研究提供极低温条件保障的能力。2023年3月28日,中国科学院物理研究所承担的北京市科技计划课题“400微瓦无液氦稀释制冷机研制”顺利通过了第三方技术测试。测试专家组认真听取了项目工作报告,审查了技术测试方案,查验了测试仪器和受试设备,通过现场测试和读取测试数据,一致认为该无液氦稀释制冷机长时间连续稳定运行最低温度已达到7.6mK,制冷功率达到450μW@100mK,两项指标均达到了国外主流中型商业稀释制冷机的水平。[b]合肥知冷低温科技有限公司[/b]2023年6月13日,“量子计算用国产极低温稀释制冷机项目”在合肥高新区正式签约,并入驻量子信息未来产业科技园。“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。安徽大学研究员、合肥知冷低温科技有限公司董事长王绍良表示,项目是合肥“以投带引”的成功案例,在合肥市科技创新集团的支持下,项目公司将拿到第一笔种子基金,打通落地转化的最初一公里。[b]本源量子[/b]2023年10月,由本源量子计算科技(合肥)股份有限公司完全自主研发的本源SL400国产稀释制冷机成功下线,这是国内科创企业的研发团队首次成功突破量子计算极低温制冷这一关键核心技术。省量子计算工程研究中心相关负责人张俊峰说:“该稀释制冷机可提供12mK以下的极低温环境及不低于400μW@100mK的制冷量,降温时间在40小时内,升温时间在24小时内,可满足超导量子计算的极低温运行环境和快速回温的要求,达到国际主流产品的水平。”此外,中船重工、飞斯科等国产厂商目前也在投入相关设备研发。中船重工鹏力(南京)超低温技术有限公司市场总监巢伟向仪器信息网透露,当前国内能用的最基础版本的是400-500μW,而国外主流厂商的1mW设备已经成熟了,甚至开展了10mW的研究,比如IBM的10mW的设备已经用起来了。林德等企业已开发了百瓦级、甚至数百瓦级别4K制冷量来预冷的稀释制冷机。当前中船低温已实现4K制冷机每年一千多套的量产。上世纪70年代物理所冉启泽老先生曾研制出湿式稀释制冷机,但后来无人从事相关研究,相当长一段时间内国内处于技术断层和研究空白,目前国内所用到的稀释制冷机均从欧美购买,比如Oxford Instruments ,Cryomagnetics,Janis Research Company,Bluefors Oy NanoMagnetics Instruments, ICE Oxford Ltd,Quantum Design, Inc.,Leiden Cryogenics Entropy等。2019年12月,美国商务部的一份内部文件提出,未来将限制向中国等美国在量子计算上的竞争对手出口稀释制冷机。一旦被限,中国的量子计算研究将面临重大挑战。据了解,国际主流稀释制冷机售价400万元至600万元,稀释制冷机的国产化,在一定程度上扭转了量子计算关键核心技术受限的局面,加快了量子计算领域自立自强步伐,增强我国在量子计算领域完全自主可控能力。[来源:仪器信息网] 未经授权不得转载[align=right][/align]
箱式加热器高低温冲击试验机制冷系统及工作原理1、制冷系统及压缩机:为了保证试验箱降温速率和最低温度的要求,本试验箱采用一套进口德国谷轮半封闭压缩机所组成的二元复叠式水冷制冷系统。复叠式冷系统包含一个高温制冷循环和一个低温制冷循环,其连接容器为蒸发冷凝器,蒸发冷凝器是也到能量传递的作用,将工作室内热能通过两级制冷系统传递出去,实现隆温的目的。制冷系统的设计应用能量调节技术,一种行之有效的处理方式既能保证在制冷机组正常运行的情况下又能对制冷系统的能耗及制冷量进行有效的调节,使制冷系统的运行费用和故障率下降到较为经济的状态。2、制冷工作原理:高低制冷循环均采用逆卡若循环,该循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。其过程如下:制冷剂经压缩机绝热压缩到较高的压力,消耗了功使排气温度升高,之后制冷剂经冷凝器等温地和四周介质进行热交换,将热量传给四周介质。后制冷剂经阀绝热膨胀做功,这时制冷剂温度降低。最后制冷剂通过蒸发器等温地从温度较高的物体吸热,使被冷却物体温度降低。此循环周而复始从而达到降温之目的。
实验室冷水机制冷系统中的制冷剂如同人体中的血液一样,是实验室冷水机制冷系统中不不可划缺的一部分。实验室冷水机制冷系统中的制冷剂是属于易燃易爆物品,,因此,对冷水机制冷剂的存放、搬运、使用都必须十分小心,下面我们来了解一下关于实验室冷水机制冷系统制冷剂的相关规定。 对于压缩式制冷系统充灌制冷剂应遵守的规定,制冷剂应符合设计的要求,冷水机制冷剂充入的总量应符合设计或设备技术文件的规定。 应先将系统抽真空,其真空度应符合设备技术文件的规定,然后将装制冷剂的钢瓶与系统的注液阀接通,氟利昂系统的注液阀接通前应加干燥过滤器,使制冷剂注入系统,在充灌过程中按规定向冷凝器供冷却水或蒸发器供载冷剂;当系统内的压力升至0.1~0.2MPa(表压)时,应进行全面检查,无异常情况后,再继续充制冷剂,R11制冷剂除外;当系统压力与钢瓶压力相同时,方可开动压缩机,加快制冷剂充入速度。 另外需要提醒大家的是,若实验室冷水机需要航空运输,则需要先为实验室冷水机进行制冷剂(冷媒)抽真空处理,方可进行航空运输。