中科院物理所自主研发无液氦稀释制冷机成功实现绝对零度以上 0.01 度极低温运行，这一成就意味着什么？
首先，摆脱对液氦的依赖，解决了关键的“弹药”问题。
长期以来，实现如此极低的温度，离不开液氦作为制冷介质。液氦不仅昂贵，而且全球供应量有限，其储存和运输也极为不便。每一次实验都需要消耗大量的液氦，这不仅是巨大的经济负担，更是一种“消耗战”。尤其是在一些需要长期运行或大规模部署的科研项目上，液氦的供应瓶颈会严重制约研究的进度和深度。
此次物理所团队研发的无液氦稀释制冷机，通过巧妙的设计和创新的技术，完全摆脱了对液氦的依赖。这意味着科研人员可以更自由、更经济地开展极低温实验，不再受制于液氦的供应和成本。这如同为我国的极低温研究解决了“弹药不足”的燃眉之急，使得未来的研究可以更加大胆、更加持续。
其次，标志着我国在超低温制冷核心技术上的自主可控。
稀释制冷机本身就是一种极其复杂的低温设备，其核心技术涉及多相流体力学、热力学、材料科学以及精密机械和电子控制等多个交叉领域。要达到0.01K这样的极低温度，对制冷机的设计、材料选择、制造精度以及运行控制都提出了极其苛刻的要求。
此次物理所能够自主研发并成功实现这一目标，意味着我们在设计原理、关键部件的制造（如热交换器、冷凝器、连接管路等）、以及整个系统的集成和优化上都掌握了核心技术。这打破了国外在这一高端科学仪器领域的垄断，大幅提升了我国在国际科技舞台上的话语权和竞争力。尤其是在当前国际科技竞争日趋激烈的背景下，拥有自主可控的关键技术，对于保障国家科研安全和长远发展至关重要。
第三，为前沿科学研究提供了强大的支撑平台。
那么，0.01K这样的极低温度究竟意味着什么？在如此接近绝对零度的环境中，物质会展现出许多令人惊叹的量子效应。例如：
超导现象： 许多材料在极低温度下会进入超导态，电流可以无损耗地流动。研究超导材料的性质，探索新的超导机制，对于未来能源传输、磁悬浮列车、高能粒子加速器等领域具有革命性的意义。
量子纠缠和量子计算： 量子比特的稳定性是实现量子计算的关键。极低的温度可以极大地减少环境噪声对量子比特的干扰，为囚禁、操控和读取量子信息提供必要的条件。0.01K的温度环境，为开发更稳定、更复杂的量子计算机硬件打下了坚实基础。
量子多体物理研究： 许多新奇的量子物态，如玻色爱因斯坦凝聚（BEC）、费米凝聚等，只能在极低的温度下被观测到。对这些量子物态的研究，有助于我们更深刻地理解物质的基本性质和量子世界的运行规律。
精密测量和量子传感： 极低温环境可以显著降低器件的热噪声，提升传感器的灵敏度。这对于发展高精度原子钟、引力波探测器、量子磁力计等精密测量仪器至关重要。
有了自主研发的、高性能的稀释制冷机，我国的科研人员就可以在这些前沿领域进行更深入、更细致的研究，不必再依赖昂贵且不便的进口设备。这意味着我国在量子科技、凝聚态物理、材料科学等多个尖端研究方向上，将拥有自主可控的研究利器，能够更快地产生原创性成果，争夺国际科技制高点。
第四，带动相关产业的升级和发展。
一项尖端科学仪器的成功研发，往往会带动相关技术和产业的发展。为了制造和运行稀释制冷机，需要高品质的低温材料、高精度的加工工艺、复杂的真空技术、先进的电子控制系统等等。这些环节的突破，会直接促进我国在这些基础工业和高技术产业上的进步。
例如，为了实现无液氦制冷，可能需要发展更高效的吸附式制冷技术、更先进的脉冲管制冷技术等。这些技术的成熟，不仅服务于稀释制冷机本身，更可以广泛应用于其他需要低温环境的领域，如医学（冷冻保存、MRI）、航空航天（深空探测器的冷却）、工业（超导材料的生产）等，形成新的经济增长点。
总结而言，中科院物理所此次的成就，绝非仅仅是一台设备的成功运行。它是一系列关键核心技术突破的集成体现，是“从0到1”的原始创新成果，更是我国在高科技领域实现战略自主的重要里程碑。 它为我国在未来科学探索的征途上，提供了强大的动力和坚实的基础，也预示着我们在量子科技、新材料等前沿领域，将迎来更多的原创性突破和引领性发展。这对于提升国家整体科技实力和国际竞争力，具有极其重要的战略意义。
网友意见
这工作超级屌的，甚至可以催生出好几家千亿市值的公司。
在量子计算领域，每搭一台超导量子计算机就需要买一台稀释制冷机来提供低温环境，而哪怕你买最小规格的稀释制冷机也需要花上一千万人民币。
全世界至少有一百多个课题组需要买稀释制冷机，假设每个课题组配备一台，那么市场也至少是十亿人民币的量级了，更何况每个组通常会配备超过一台的机器，（IBM已经有几十台了）那么市场只会比十亿人民币要多好几倍。
（正如挖矿不如卖铲子道理一样，世界上的超导量子计算组没有一家能够实现盈利，但是造稀释制冷机的BLUEFORS公司去年的营业额已经突破四亿美元了。）
而中国每年都要花几亿到十几亿人民币用于进口买稀释制冷机，如果这部分钱可以省下来给国内的某家公司充当营业额，那么至少可以撑起一家市值超过100亿人民币的公司，考虑到以后还可以给国外出口，以及量子计算机领域的持续增长，那么这家公司的市值至少是千亿级别的。
更恐怖的是，有了白菜价的稀释制冷机，中国的超导量子计算研究会大大加速，几年后可能又会催生出好几家千亿市值级别的量子计算科技公司。
所以这项技术值多少钱你已经知道了。
（以上数据来自于费米估算）
1、科普一下这种仪器的原理！
刚看到“无液氦”，吓了一跳——莫非现在制冷都不需要氦了吗？这是什么天顶星黑科技？后来仔细了解了一下，原来是不需要“液氦”制冷，但“氦气”还是需要的。按物理所（崔琦实验室）的说法——
“无液氦制冷机从室温到液氦温区的降温通过脉冲管制冷进行。这种技术利用对氦气介质作功，配以精巧设计的热交换器，以达到在每个压缩/膨胀周期带走热量的目的。在液氦温区以下的制冷原理与常规的稀释制冷机相同。”
在 300K~4.2K 的温度区间，通过氦气的热机循环带走热量，不断降温，这里的4.2K是氦气的液化点，其实可以进一步通过液氦的蒸发继续降温到2K左右。再往下就降不下去了，必须用稀释致冷降温了。在整个降温过程中可以把氦气液化得到液氦，确实全程不需要液氦。
在更低的液氦温区(<2K)，使用稀释制冷的方法。稀释制冷除了需要氦4，还需要氦3。
2、简单说一下稀释制冷的原理
在1K以上，氦4和氦3液体可以任意比例互溶；在1K以下，氦4和氦3液体会发生相分离（就像油和水一样，但有微溶），这时候抽走氦3（稀释氦3），整个系统会吸热，从而进一步带走热量降温。上世纪50年代由伦敦提出稀释制冷的机制，现在的稀释制冷机最低可以达到1mK量级的低温。
这里插一嘴，氦3比氦4含量低太多了。举个栗子，氦气田天然气中氦气的含量达到1%就具有开采条件了，当然这1%的氦气既有氦4也有氦3，但其中氦3只占0.000137%。所以氦3非常昂贵，我记得好像是黄金价格的10倍以上。
3、“无液氦稀释制冷机”的优势
“无液氦稀释制冷机”的优势在于——氦气的热循环过程中损耗很小，甚至一年加充一次氦气都可以。而且氦气的储存运输相对简单得多！与之相比，那种“液氦注入式制冷机”就极度损耗液氦（或氦气），储存运输也麻烦——杜瓦瓶夹层是液氮冷却的，每次灌液氦的时候像蒸汽开了锅一样，大量的氦气蒸发，甚至能看见周围空气被液化的淡蓝色气雾！更别提每次灌液氦推着笨重的液氦杜瓦车跑来跑去！
4、地球氦资源非常紧缺
其一，产量有限。氦气生成主要是那些天然放射性核矿的氦气田，在天然气中可提取出氦气，2018年全球氦气产量1.3亿立方米，全部液化也就23吨液氦，产量非常有限，但全球的低温试验和医疗行业都需要氦气。现在全球氦气有一半是美国生产的。（为什么美国能够垄断氦气生产？）
其二，地球的氦气只会减少不会增加。氦气分子一旦进去大气中就会逐渐逃逸出地球大气层。
其三，氦气存储不易。氦分子是最小的气体分子（氢分子是双原子分子，比单原子的氦气分子要大），氦气还是惰性气体，结果就是同样密闭条件的容器，氦气泄露得更快！所以氦气储存需要更高的密闭条件！
欧洲核子中心运行之后，全球氦气供应紧张——加速器的超导磁铁线圈需要大量的液氦，更别提2008年还发生过一次液氦泄露，数吨重的液氦泄露！
5、为什么超导线圈不用高温超导材料！
现在有很多高温超导材料——铜基高温超导材料Tc高于液氮的77K，铁基高温超导也有50K的Tc，如果用高温超导材料做超导线圈就可以用便宜到水的液氮做实验了！但很遗憾，这些高温超导材料都是陶瓷材料，不具有加工变形特性。现在的超导磁铁线圈普遍采取的是金属或者合金材料，如目前超导磁铁应用最多的临界电流最大的铌钛合金，Tc在10K左右，所以还需要液氦或者氦气。
现代物理离开了氦简直不能活！
6、希望中国的科学仪器和试剂行业继续努力，这也是高科技领域。
早日取代 Alfa Aesar、Quantum Design、Oxford Instruments ……。
2021 年 6 月 24 日晚，中国科学院物理研究所自主研发的无液氦稀释制冷机原型机成功实现 10.9mK 的连续稳定运行，满足超导量子计算需要的条件。该机在单冲程运行模式下可实现低于 8.7mK 的温度，基本达到了国际主流产品的水平，结束了我国此类仪器完全依赖进口的历史，在低温超导量子计算领域被“卡脖子”的可能性显著下降，值得祝贺。
而且，即使低温超导量子计算搞不出名堂，这技术也很有用：凝聚态物理、材料科学、粒子物理、可控核聚变、天文探测都有需要超低温的场合，而且氦气也可以重新拿去充气球了。
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