IT之家 7 月 12 日消息 絕對零度是熱力學(xué)中的最低溫度，是粒子動能低到量子力學(xué)最低點(diǎn)時(shí)物質(zhì)的溫度。絕對零度是僅存于理論的下限值，其熱力學(xué)溫標(biāo)寫成 0K，等于攝氏溫標(biāo)零下 273.15 度（即?273.15℃）。
根據(jù)熱力學(xué)定律，絕對零度只可無限逼近、永遠(yuǎn)無法達(dá)到。因?yàn)槿魏慰臻g必然存有能量和熱量，也不斷進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換而不消失。所以絕對零度是不存在的，除非該空間自始即無任何能量熱量。
據(jù)科技日報(bào)，中國科學(xué)院物理研究所自主研發(fā)的無液氦稀釋制冷機(jī)現(xiàn)成功實(shí)現(xiàn)了 10mK（絕對零度以上 0.01 度）以下極低溫運(yùn)行。這標(biāo)志著我國在高端極低溫儀器研制上取得了突破性的進(jìn)展。
IT之家了解到，物質(zhì)的溫度取決于其內(nèi)原子、分子等粒子的動能。根據(jù)麥克斯韋-玻爾茲曼分布，粒子動能越高，物質(zhì)溫度就越高。理論上，若粒子動能低到量子力學(xué)的最低點(diǎn)時(shí)，物質(zhì)即達(dá)到絕對零度，不能再低。
可見熱的德布羅意波（物質(zhì)波）波長與絕對溫度的平方根成反比，因此當(dāng)溫度很低的時(shí)候，粒子物質(zhì)波的波長很長，粒子與粒子之間的物質(zhì)波有很大的重疊，因此量子力學(xué)的效應(yīng)就會變得很明顯。
據(jù)稱，中科院物理所早在上世紀(jì) 70 年代末就研制成功了我國第一臺濕式稀釋制冷機(jī)，實(shí)現(xiàn)了 34mK（零下 273.116 度，即絕對零度以上 0.034 度）的極低溫。
中國科學(xué)院物理研究所副研究員姬忠慶解釋道：“有別于傳統(tǒng)的依賴液氦輔助降溫的濕式稀釋制冷機(jī)，無液氦稀釋制冷機(jī)無需液氦供應(yīng)，樣品空間大，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長且運(yùn)維方便，在最近十年迅速普及并成為市場主流”。
據(jù)悉，無液氦稀釋制冷機(jī)是目前可以買到的溫度最低的制冷機(jī)，它不需要液氦輔助即可實(shí)現(xiàn)僅僅高于絕對零度 0.01 度的極低溫，可以為量子計(jì)算機(jī)芯片提供用于維持量子態(tài)必需的極低溫環(huán)境。
值得一提的是，稀釋制冷機(jī)可為量子計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行提供必要的極低溫環(huán)境。在當(dāng)下大力發(fā)展量子計(jì)算的時(shí)代，稀釋制冷機(jī)可謂是量子計(jì)算研究中極其重要的關(guān)鍵部分。
“目前，我國此類儀器完全依賴進(jìn)口，是亟待攻破的關(guān)鍵核心技術(shù)。因此，研制國產(chǎn)無液氦稀釋制冷機(jī)迫在眉睫?！奔е覒c坦言。
面對新一輪量子科技競爭，中國科學(xué)院物理研究所團(tuán)隊(duì)歷時(shí)兩年半，終于實(shí)現(xiàn)了完全自主研制國產(chǎn)無液氦稀釋制冷機(jī)，并在在 2021 年 6 月 24 日晚成功實(shí)現(xiàn) 10.9mK 連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，可滿足超導(dǎo)量子計(jì)算需要的條件，單沖程運(yùn)行模式可低于 8.7mK（絕對零度以上 0.0087 度），達(dá)到了國際主流產(chǎn)品的水平。
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