近日，北京量子信息科学研究院(以下简称“量子院”)稀释制冷机团队联合中国科学院物理所量子计算研究中心，在2000 μW量级大冷量稀释制冷机研制方面取得新进展，研制的无液氦稀释制冷机实现了连续运行最低温<6.6 mK，2000 μW@102mK的优异性能指标，可全面对标国外大科学装置中巨型稀释制冷机的水平。2025年12月2日，相关成果以“100 mK制冷功率2000 μW量级的无液氦稀释制冷机的研制”(Development of a cryogen-free dilution refrigerator with a cooling power of 2000 μW at around 100 mK)为题，发表在《科学仪器评论》(Review of Scientific Instruments)。
量子处理器的规模化发展对现有稀释制冷机的制冷能力和可用空间提出了新的挑战。目前商业主流的大冷量稀释制冷机在100 mK制冷功率处于1000 μW量级，1000 μW以上量级大冷量稀释制冷机的研制是当前极低温制冷领域的研究和竞争热点。虽然通过现有稀释制冷单元并联是一条可行路线，但如何对稀释制冷单元进行集成拓展尚缺乏相关的报道和详细讨论分析；何种方案简单易用可持续尚缺乏明确的结论，国内外多个团队正处于摸索阶段。
在此背景下，研究团队基于前期研制的高效单组稀释制冷单元(720μW@100mK)，尝试了一种“单体集成”的方案：在1个真空腔体内采用2个脉管机冷头预冷(1.5W@4.2K)，设计增强的泵浦系统和抽气管线，最终实现了4组稀释制冷单元的并联集成。所研制的无液氦稀释制冷机实现了连续运行最低温<6.6 mK，2000 μW@102mK的优异性能指标，达到全面对标国外大科学装置中巨型稀释制冷机的水平。该技术方案为国内外同等规格稀释制冷机的搭建提供了范例，相关成果对未来更大冷量稀释制冷机的研制和应用具有重要意义。
装置实物图
该论文的第一作者为量子院助理研究员关翔和博士生王得鸣，通讯作者为量子院助理研究员关翔和中国科学院物理所研究员姬忠庆。文章的合作者还包括中科量仪(北京)科技有限公司谢永节博士，以及量子院兼聘/中国科学院物理所樊洁副研究员。
