O Instituto de Física de Alta Energia, da Academia Chinesa de Ciências, informou que o refrigerador de diluição livre de hélio líquido, autodesenvolvido pelo instituto, funcionou com sucesso a energias abaixo de 10mK (0,01 graus acima de zero absoluto). Registando-se um marco de avanço no desenvolvimento de instrumentos de refrigeradores criotérmica de baixa temperatura do país.
O refrigerador de diluição é um instrumento de alta tecnologia capaz de fornecer um ambiente próximo a 0 graus absoluto, e é amplamente usado em áreas científicas como: a física da matéria condensada, a ciência dos materiais, a física de partículas e até mesmo a exploração astronômica. O refrigerador de diluição livre de hélio líquido é a máquina que gera temperatura mais baixa e disponível comercialmente, e consegue atingir a temperatura de 0,01 graus acima de zero absoluto, sem o apoio do componente hélio, e fornece também ao chip quântico o ambiente com temperatura extremamente baixo necessário para manter os estados quânticos.
“Diferente dos refrigeradores tradicionais, que dependem do hélio líquido para arrefeciamento, o refrigerador de diluição livre de hélio líquido por não precisar o apoio desse material, e ter um grande espaço para as amostras, e funcionamento contínua e manuseamento fácil, tornou-se rapidamente a corrente principal do mercado nesses últimos 10 anos”, disse Ji Zhongqing, co-pesquisador do IHEP- CAS.
A computação quântica é atualmente a principal plataforma de competição científica e tecnológica entre os países do mundo. O refrigerador de diluição fornece a temperatura do ambiente necessário para o funcionamento normal do computador quântico e é um dispositivo chave irresubstituível na pesquisa de computação quântica. “Como hoje em dia, a China ainda depende totalmente das importações deste tipo de instrumentos, então é urgentemente que o país desenvolva um refrigerador de diluição de hélio líquido nacional.” Ji, afirmou.
Como a fonte da tecnologia criotérmica experimental e do estudo da física criotérmica do país, o Instituto de Física da Academia Chinesa já havia desenvolvido o primeiro refrigerador de diluição húmida da China no final da década de 1970, atingindo as temperaturas extremamente baixas de 34mK (273,116 graus abaixo doe zero, ou seja, 0,034 graus acima de zero absoluto). Perante a nova situação de competição em tecnologia quântica, a equipe de pesquisa do instituto organizou mais uma vez forças conjuntas para desenvolver, de forma totalmente autônoma, um refrigerador de diluição livre de hélio líquido nacional.
“Durante os dois anos e meio de pesquisa, superamos a dificuldade no processo de soldagem do equipamento de temperatura extremamente baixa, solucionamos o problema do vazamento de ar e a passagem da energia que tinha sido um problema há muito tempo, no núcleo do processo de produção de trocador de energia térmica de ultrabaixa temperatura, fizemos ensaios e avaliações de vários materiais e projetos, conquistamos os problemas técnicos, tais como, o Trocador de calor casco e tubos e outros”, disse Ji.
Finalmente, na noite de 24 de junho de 2021, o protótipo de refrigerador de diluição livre de hélio líquido desenvolvido pelo instituto conseguiu um funcionamento contínuo e estável de 10,9mK (273,1391 graus abaixo de zero, ou seja, 0,0109 graus acima de zero absoluto), satisfazendo as condições necessárias para a computação quântica supercondutora, o modo de funcionamento de um único tempo pode ser inferior a 8,7mK (273,1413 graus abaixo de zero, ou seja, 0,0087 graus acima de zero absoluto), quase ao nível dos produtos internacionais.
Ji disse que o protótipo de refrigerador de diluição livre de hélio líquido recentemente desenvolvido deu um passo crucial para resolver o problema de “bloqueio” de computação quântica e acelerar a ciência e a tecnologia para a autossustentação e fortalecimento, assim como dominar o núcleo de tecnologia de refrigeração diluição significa que o país tem a capacidade de garantir condições de temperatura ultrabaixa para a computação quântica e outras pesquisas de ponta.
“Futuramente, a equipe irá otimizar ainda mais a tecnologia relacionada com os refrigeradores de diluição livre de hélio líquido, fortalecendo o seu processo de produção, e alcançando ao nível dos parâmetros dos produtos de nível internacional, fornecendo um forte suporte para a pesquisa de computação quântica do país”, afirmou Ji.
Tradução: Mei Zhen Li
Fonte: Diário do Povo
