稀釋制冷機,是能夠提供接近絕對零度環境的高端科研儀器。氦由3he和4he二種穩定同位素組成,在極低溫度下,液體3he和液體4he相混合具有吸熱效應,利用這一特點,可研發稀釋制冷機。20世紀60年代中期,全球首臺稀釋制冷機被研發問世,可以長時間使環境維持在mK溫度范圍內。
根據新思界產業研究中心發布的
《2021-2025年稀釋制冷機行業深度市場調研及投資策略建議報告》顯示,稀釋制冷機冷卻能力強,無需磁場即可獲得mK溫度,且具有可長時間持續制冷、穩定性高、操作方便等優點,是目前獲得mK溫度的重要裝備。稀釋制冷機可以廣泛應用在低溫物理學、材料科學、量子計算、天文學等領域。為探索世界、掌握關鍵技術、提升制造業核心競爭力,全球多國在各個領域的科研投入不斷增大,較多研究需要在超低溫環境中進行,稀釋制冷機市場空間不斷增大。
量子計算是近年來的熱門研究領域,量子計算機的電路對環境溫度極為敏感,正常運行需要極低溫環境,一般需要在30mK溫度以下,這就需要強大的冷卻設備。與其他冷卻設備相比,稀釋制冷機極低溫環境維持能力強、性能可靠性高等優點突出,因此成為支撐量子計算技術發展的關鍵設備,在維持量子計算機穩定運行方面具有較強的不可替代性。
在全球范圍內,稀釋制冷機商業化生產企業數量少,主要有荷蘭Leiden、英國Oxford、芬蘭Bluefors、美國Janis等。在我國,中國科學院物理研究所是稀釋制冷機領先研究機構,在20世紀70年代末成功研制出我國首臺稀釋制冷機,可實現33mK極低溫。我國是全球少數幾個可量產稀釋制冷機的國家之一,商業化起步較早,產品除供應國內市場外,還出口到海外市場,成為主要出口國之一。
新思界
行業分析人士表示,中國科學院物理研究所研制的是傳統的濕式稀釋制冷機,即依賴液氦輔助降溫。氦資源稀缺,價格高昂,研發無液氦稀釋制冷機逐漸成為重點。2021年7月,中國科學院物理研究所成功自主研發出無液氦稀釋制冷機,可實現10mK(比絕對零度僅高0.01度)以下極低溫,可長時間持續運行,能夠為量子計算等前沿研究提供極低溫條件保障。
除研究機構外,我國企業研發生產稀釋制冷機的步伐也在不斷加快。格物致寒(蘇州)科學儀器有限公司的量子計算用氦3稀釋制冷系統成套設備的研發項目,產品制冷溫度與制冷功率可以達到國際先進水平,且產品的設計、關健零部件生產、整機組裝均將在國內完成,即將進行產品發布。總的來看,我國稀釋制冷機行業研發及生產實力處于全球先進水平。