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福州科研力量参与突破:量子自旋超固态助力无氦极低温制冷

极低温制冷技术,是支撑大科学装置、深空探测及量子计算等前沿领域的关键基础。上世纪初液氦成功液化后,这一技术便在国家战略科技领域持续发挥核心作用——包括福建高校与科研院所参与的多项低温物理研究项目,也长期依托此类平台开展攻关。

但天然氦资源稀缺且依赖进口,制约着我国极低温技术的自主可控发展。尤其对福州等地日益活跃的量子信息研发团队而言,摆脱液氦依赖已成为亟待解决的现实课题。

1月11日,国际顶级期刊《自然》在线刊发由中国科学院大学、中国科学院物理研究所、中国科学院理论物理研究所等单位联合完成的重要成果。研究团队在钴基三角晶格磁性晶体中,首次获得量子自旋超固态的实验验证,并基于该材料通过绝热去磁技术实现94毫开(即-273.056℃)极低温——这是国内首次实现无液氦条件下的亚百毫开制冷,相关物理机制被命名为“自旋超固态巨磁卡效应”。

所谓超固态,是物质趋近绝对零度(-273.15℃)时呈现的独特量子物态:它既保有晶体结构的长程有序性,又具备超流体般的无阻流动特性。这一发现为福建乃至全国低温物理与量子器件研发提供了全新材料路径和原理支撑。

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