中國物質(zhì)科學(xué)研究再添“利器” 打造“走極端”的科研環(huán)境

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2025-02-27 09:51:29 人民日報

在懷柔科學(xué)城，綜合極端條件實驗裝置通過了國家驗收。這個裝置能夠提供極低溫、超高壓、強磁場和超快光場等極端條件下的綜合實驗?zāi)芰?，標志著我國在這一領(lǐng)域達到了國際先進水平。例如，其可以達到低于1毫開爾文的溫度，相當于宇宙背景輻射溫度的幾千分之一；300吉帕斯卡的壓力接近地心壓力；26特斯拉的全超導(dǎo)磁體強磁場比地球磁場高出幾十萬倍；不足100阿秒的超快光場能捕捉到千萬億分之一秒的畫面。

中國科學(xué)院物理所研究員周睿介紹，在地下1.8米的位置，強磁場核磁共振實驗站可以提供數(shù)十萬倍于地磁場、最低0.05開爾文的強磁低溫環(huán)境。這套設(shè)備使用高溫超導(dǎo)材料制成的磁體，能構(gòu)建更強且更持久的磁場，有助于揭示材料的深層物理性質(zhì)。

另一處實驗站內(nèi)，阿秒激光系統(tǒng)以72阿秒的時間分辨率拍攝原子尺度的晶格運動圖像。副研究員董朔解釋說，這種技術(shù)可以幫助研究人員解析晶體結(jié)構(gòu)，使電子更活躍，從而提高光伏材料中的電流強度。此前，飛秒是人類可控的最短時間尺度，而阿秒激光系統(tǒng)將研究視野從原子、分子擴展到了電子運動層面。

綜合極端條件實驗裝置中還包括極低溫超導(dǎo)量子器件調(diào)控實驗站，這里的溫度可以低至1毫開爾文以下。在這種極限溫度下，物質(zhì)會呈現(xiàn)出全新狀態(tài)，微弱的量子效應(yīng)將顯現(xiàn)出來。為了突破傳統(tǒng)計算機芯片在納米尺度上的瓶頸，科研團隊正在探索量子計算。他們自主研制了多款制冷機，為量子計算提供了必要的極低溫環(huán)境，并搭建了最高數(shù)量達136量子比特的夸父（Quafu）量子計算云平臺。目前，該平臺已經(jīng)上線，國內(nèi)外科研團隊可以遠程提交計算任務(wù)。

綜合極端條件實驗裝置是懷柔科學(xué)城第一個開工的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。選址時，這片區(qū)域還是農(nóng)田和林地。經(jīng)過7年多的發(fā)展，懷柔科學(xué)城已經(jīng)成為我國重大科技基礎(chǔ)設(shè)施密度最高的地區(qū)之一。隨著公共服務(wù)、市政基礎(chǔ)和道路交通設(shè)施的逐步完善，這里為國內(nèi)外科學(xué)家提供了良好的科研平臺。

自2023年初全面投入試運行以來，該裝置已提供超過20萬小時的機時，用戶涵蓋國內(nèi)外眾多高校和科研機構(gòu)。依托該裝置，科研人員取得了一系列世界領(lǐng)先的基礎(chǔ)研究成果和技術(shù)突破。首席科學(xué)家呂力表示，裝置將加大開放共享力度，力爭早出成果、多出成果，并不斷提升運行效能，成為國際科技合作與交流的重要平臺，吸引和培養(yǎng)頂尖人才。

(責(zé)任編輯：于浩淙 zx0176)

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