我国科学家发现无氦极低温制冷新机制 突破战略领域关键技术瓶颈

在量子计算、深空探测等尖端科技领域,维持接近绝对零度(-273.15℃)的极低温环境是关键技术瓶颈。

传统制冷方式依赖稀缺的氦资源,我国作为氦气进口大国,年进口依存度超过95%,这一"卡脖子"问题严重威胁相关产业链安全。

研究团队通过五年攻关,首次在稀土基量子材料中观测到"自旋超固态"这一新型量子物态。

当该材料处于特定磁场环境时,其微观磁矩呈现特殊排列方式,能通过"巨磁卡效应"实现高效吸放热,仅用常规电磁设备即可达成0.026开尔文的极低温,较传统稀释制冷机节能40%以上。

这一突破具有三重战略价值:首先,从根本上摆脱对氦资源的依赖,使我国在-269℃以下极低温领域实现技术突围;其次,为量子计算机的长时间稳定运行提供可靠环境保障,据估算可使超导量子比特相干时间提升3-5倍;再者,推动深空红外探测、核聚变装置等重大装备的微型化发展。

目前,研究团队已与国内顶尖低温设备制造商展开合作,首台工程样机预计2026年面世。

科技部相关负责人表示,该技术已被列入"十四五"重大科技基础设施规划,未来三年将投入专项经费5.8亿元用于技术转化。

值得注意的是,美国能源部阿贡实验室等机构已启动类似研究,国际竞争态势日趋激烈。

极低温不是“更冷一点”的技术细节,而是通往深空、量子与高精度测量等前沿方向的关键门槛。

面对资源稀缺与外部不确定性,以原创基础研究开辟新机理、新路径,既能缓解现实约束,也能塑造未来优势。

把突破转化为可用、好用、可持续的工程能力,需要长期投入与体系化协同;而这正是从“关键发现”走向“关键能力”的必由之路。