中国物理研究所

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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