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中国物理研究所

发布时间:2025-05-20,浏览量:78


客户背景
中国物理研究所(IPCAS)是核心基础科学研究机构,聚焦量子信息、拓扑材料、暗物质探测等前沿领域,承担多项重大科技基础设施(如超导量子计算原型机、极低温强磁场装置)的研发任务。研究所致力于在接近绝对零度(mK级)与超高真空(<10^-8 Pa)的极端环境下探索物质本源规律,对实验设备的极限性能与长期稳定性提出近乎严苛的要求。

挑战与需求
在量子比特操控、二维材料特性表征等研究中,中国物理研究所面临传统低温真空系统的多重技术瓶颈:

  1. 极限环境耦合:需同步实现10mK级超低温与10^-9 Pa超高真空,抑制热涨落与气体分子干扰;

  2. 动态调控能力:实验过程中需快速切换温度(如1K~100mK)、调节真空度,且波动幅度≤±0.1%;

  3. 多模态兼容性:支持强磁场(≥20T)、微波信号注入、光学观测等多物理量原位测量;

  4. 超长时稳定性:连续运行≥6个月,真空度衰减率<5×10^-10 Pa/h,满足量子相干时间(T2)长达百微秒级的实验需求。

解决方案
德世科技为中国物理研究所定制极低温超高真空环境试验箱(ULT-VAC Series),融合量子科技与极端条件工程技术:

  • 复合制冷架构
    采用稀释制冷机(10mK)+脉冲管预冷(4K)+液氮屏蔽的三级制冷系统,搭配分子泵+离子泵+低温吸附泵组合,实现10mK/10^-9 Pa极端环境同步稳定;

  • 主动消振真空腔体
    镁锂合金腔体集成六维主动隔振平台,振动噪声<10^-9 g/√Hz,配合磁流体馈通接口,保障超导量子比特退相干时间>200μs;

  • 智能协同控制系统
    基于FPGA的温控-真空-磁场多参数耦合算法,1秒内完成温度-真空度-磁场强度(0~20T)的协同调节,模式切换重复性误差<0.05%;

  • 超长时自维护模块
    内置AI驱动的真空泄漏自补偿系统与制冷剂自动补给单元,支持无人值守连续运行≥200天,运维介入频次降低90%。

应用成效
德世科技低温真空环境试验箱的应用,推动中国物理研究所在多个领域取得里程碑式成果:

  1. 量子科技突破

    • 超导量子比特在10mK/10^-9 Pa环境下实现T2=325μs(国际第一梯队),支撑“九章三号”量子计算原型机研发;

    • 拓扑量子材料输运特性测量精度提升至0.01e²/h,助力发现新型手性马约拉纳费米子候选体系;

  2. 基础科学前沿

    • 在极低温真空环境中观测到二维材料莫尔超晶格的量子临界现象,成果发表于《Nature》封面;

    • 暗物质探测器本底噪声降低至0.001 events/kg/day,灵敏度达国际水平;

  3. 重大设施支撑

    • 为“综合极端条件实验装置”(CEF)提供核心子系统,累计完成12类极端环境组合测试;

    • 设备数据直接支撑3项自然科学一等奖、1项未来科学大奖;

  4. 效率与可靠性升级

    • 量子实验环境搭建时间从72小时缩短至8小时,研究所年发表SCI一区论文数量增长40%;

    • 设备连续运行故障间隔(MTBF)突破50,000小时,获CNAS实验室“可靠性设备”认证。

客户评价
“德世科技的低温真空环境试验箱,将极端条件科学与工程技术的结合推向新高度。其无与伦比的稳定性与多物理场调控能力,已成为我们探索物质本源、挑战量子霸权不可或缺的‘科学重器’。”


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