生活中有很多需要用上低溫制冷技術(shù)的場(chǎng)景，比如用冰箱冷凍食品，延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期，還有空調(diào)制冷以達(dá)到降溫的目的。這些制冷技術(shù)通過(guò)壓縮機(jī)就能實(shí)現(xiàn)，而且溫度最低僅達(dá)到零下幾度。

可是一項(xiàng)被歐洲封鎖20年的技術(shù)，卻可以達(dá)到-253 ℃到-271 ℃的制冷范圍?？山?jīng)過(guò)我國(guó)多年的研發(fā)，最終打破了西方國(guó)家的壟斷。這是怎樣的核心技術(shù)呢？我國(guó)又是如何打破壟斷的？

被歐洲封鎖20年的核心技術(shù)

很多人用絕對(duì)零度來(lái)形容冷的極致，但實(shí)際上想要達(dá)到絕對(duì)零度非常困難，甚至被很多人視作不可能的挑戰(zhàn)。人類可以將溫度提升到幾千，幾萬(wàn)或者上億攝氏度，可是在低溫領(lǐng)域，卻難以突破絕對(duì)零度273.15 ℃的界限。

如果到了絕對(duì)零度，會(huì)發(fā)生什么變化呢？答案是會(huì)使所有分子停止運(yùn)動(dòng)。事實(shí)上，絕對(duì)零度很多時(shí)候只存在于概念上，人類經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，也只是無(wú)限接近于絕對(duì)零度。

可即便如此，依然能通過(guò)這類的溫度實(shí)現(xiàn)很多重大科研突破。比如在超低溫的環(huán)境下，可以穩(wěn)固量子計(jì)算機(jī)的量子態(tài)，推動(dòng)量子計(jì)算領(lǐng)域的發(fā)展。還有在火箭推動(dòng)時(shí)也能使用超低溫制冷技術(shù)將氫氣液化，為火箭助推提供動(dòng)力保障。

這些都是超低溫技術(shù)帶來(lái)的實(shí)際意義，可關(guān)鍵在于，歐洲將超低溫技術(shù)封鎖了20年。在20年前，歐洲國(guó)家就掌握了-253 ℃到-271 ℃的超低溫制冷技術(shù)。

在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，歐洲國(guó)家可以制造大量的液態(tài)氫。雖然我國(guó)在航天領(lǐng)域取得了世界領(lǐng)先的成績(jī)，可很長(zhǎng)一段時(shí)間都需要從國(guó)外進(jìn)口液態(tài)氫，用于火箭助推。

這項(xiàng)技術(shù)被歐洲封鎖，在零下253度領(lǐng)域，基本上可以應(yīng)對(duì)各種極端的物理實(shí)驗(yàn)測(cè)試，還能改變?cè)S多物質(zhì)的形態(tài)，作用于各類場(chǎng)景。雖然距離絕對(duì)零度還有很大的差距，但邁入這一步人類用了幾十年。

中科院立大功

作為發(fā)展科研項(xiàng)目的重要低溫制冷技術(shù)，如果不能實(shí)現(xiàn)突破，那么在量子計(jì)算，航天航空等領(lǐng)域都會(huì)受到國(guó)外的限制。為了擺脫對(duì)國(guó)外依賴，必須打破壟斷。

終于在2015年，中科院突破了被歐洲封鎖20年的技術(shù)，大型低溫制冷設(shè)備研發(fā)項(xiàng)目取得成功，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了-253 ℃的超低溫。和歐洲一樣，都突破了20K的溫度難題。

但是還沒(méi)有結(jié)束，中科院再次立下大功，今年7月份中科院物理研究所進(jìn)一步完成了超低溫制冷技術(shù)的破冰，其自主研發(fā)的無(wú)液氦稀釋制冷機(jī)達(dá)到了零下273.1391度低溫。相比于理想中的絕對(duì)零度，僅高出0.01度。

也就是說(shuō)，中國(guó)已經(jīng)掌握了甚至快要達(dá)到絕對(duì)零度的制冷技術(shù)，無(wú)液氦稀釋制冷機(jī)的突破凝聚了中國(guó)幾十年以來(lái)的科研成果，其制冷技術(shù)和性能表現(xiàn)在國(guó)際范圍內(nèi)都是處于領(lǐng)先的水準(zhǔn)，是中國(guó)目前掌握最先進(jìn)的高端制冷設(shè)備儀器。

生活中最多只會(huì)用上零下幾度，當(dāng)?shù)陀?度以下的時(shí)候水就會(huì)開(kāi)始結(jié)冰了，人如果長(zhǎng)期處于0度以下的環(huán)境，如果沒(méi)有添加衣物，結(jié)果會(huì)和水一樣。

這類的溫度被常用于冰箱制冷速凍，如果是空調(diào)最低溫度一般處在16度。所以有人感到好奇，人類花費(fèi)十幾年時(shí)間去攻克低溫技術(shù)，甚至追求絕對(duì)零度真的有意義嗎？其實(shí)是有的。

包括在材料科學(xué)研究，粒子物理和凝聚態(tài)物理等領(lǐng)域，都會(huì)用上無(wú)液氦稀釋制冷機(jī)，還有量子計(jì)算領(lǐng)域的研究，有了無(wú)液氦稀釋制冷機(jī)可以幫助人類更好的解決復(fù)雜難題。

這些實(shí)際意義都不是僅日常使用可以衡量的，零下幾百度的確在生活中用不到，可它卻能夠幫助人類實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)的科技進(jìn)步，科研創(chuàng)新。中科院打破國(guó)外壟斷，無(wú)液氦稀釋制冷機(jī)作為重大創(chuàng)新成果，在2021中關(guān)村論壇上面向全球發(fā)布。

國(guó)產(chǎn)科技的破冰之路

超低溫制冷技術(shù)在全球都備受關(guān)注，歐美國(guó)家靠著這項(xiàng)技術(shù)長(zhǎng)期占據(jù)各類科技領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。但國(guó)產(chǎn)科技也開(kāi)啟了持續(xù)的破冰之路，從2015年突破-253 ℃的大型低溫制冷設(shè)備以來(lái)，到如今分別攻克了-269℃，-271℃以及-273.1391℃的超低溫制冷設(shè)備。

我國(guó)中科院靠著源源不斷的人才投入，前仆后繼終于打破了國(guó)外的技術(shù)壟斷。并且實(shí)現(xiàn)了自給自足，擺脫在相應(yīng)超低溫領(lǐng)域的對(duì)外依賴。

不過(guò)國(guó)產(chǎn)科技的破冰之路還沒(méi)有走到終點(diǎn)，絕對(duì)零度是一個(gè)相對(duì)空白的領(lǐng)域，想要真正達(dá)到絕對(duì)零度，中國(guó)科學(xué)家仍需前行。但相信遲早有一天，中國(guó)一定能突破極限，徹底打破技術(shù)壁壘。

總結(jié)

我國(guó)已經(jīng)量子計(jì)算領(lǐng)域取得重大進(jìn)展，中國(guó)科學(xué)家院士潘建偉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制出量子計(jì)算機(jī)原型九章。如果將來(lái)配合國(guó)產(chǎn)大型超低溫制冷設(shè)備一起運(yùn)行，穩(wěn)定量子計(jì)算的量子態(tài)，相信國(guó)產(chǎn)科技的高度會(huì)再創(chuàng)輝煌，期待這一天能早日到來(lái)。

對(duì)超低溫制冷技術(shù)你有什么看法呢？