NIST创新冰箱技术，让科研降温不再“高成本”

美国国家标准与技术研究所(NIST)的科学家们最近取得了一项突破，他们成功地改进了一种在科研和工业界广泛应用的冰箱——脉冲管制冷机(PTR)，使得冷却材料到接近绝对零度的超低温过程变得更加高效、快速且节能。这一创新有望每年在全球范围内节省高达2700万瓦电力、3000万美元的电费，以及相当于5000个奥运会标准游泳池体积的冷却用水，对环境友好且经济效益显著。

在量子计算、超导技术、高级天文观测等多个高科技领域，超低温是不可或缺的条件。比如，量子计算机中的量子位要求极低温度来保持稳定，而NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜也需要深度冷却以捕捉宇宙深处的微弱光线。传统上，PTR冰箱是实现这些极端低温的关键设备，但其耗电量巨大，成为相关研究和应用的一大负担。

NIST团队深入探究了PTR的工作原理后发现，现有的PTR设计存在严重效率问题，尤其在从室温开始冷却的初期阶段，大量氦气因压力过高而通过安全阀释放，未能用于制冷，导致能量浪费严重。为了解决这个问题，研究团队对PTR的机械结构进行了巧妙调整，通过优化阀门控制系统，在不同温度阶段动态调整氦气流量，确保在每个冷却阶段都能最大化利用氦气的冷却效能。

这一改进不仅显著缩短了冷却时间——从原本的一天或更久缩短到几个小时之内，还意味着量子计算等领域的研究人员可以更快地测试新设计的量子电路，加速了科技创新的步伐。更小、更高效的PTR冰箱将降低量子计算等领域的准入门槛，因为它们所需的辅助设施减少，更加便于集成和部署。

随着量子科技的快速发展，对超低温环境的需求日益增长，NIST团队的这项创新成果无疑将为全球的科研机构和企业提供强大的技术支持。它不仅减轻了能源和水资源的压力，降低了运营成本，还为量子计算等前沿领域铺平了道路，让科学家们不再受限于漫长的冷却等待，而是能更专注于探索未知、推动科技边界。这一创新是对既有技术的颠覆性升级，预示着超冷技术新时代的到来，对科学研究和产业发展都将产生深远的影响。获取更多有价值信息 访问：https://byteclicks.com

研究人员在 4 月 23 日《 自然通讯》在线发表的一篇文章中描述了他们的方法。