通过改进研究和工业中常用的冰箱，美国国家标准与技术研究所(NIST)的研究人员大大减少了将材料冷却到绝对零以上几度范围内所需的时间和能量。

科学家们表示，他们目前正在与工业合作伙伴合作将其原型设备商业化，预计每年可节省2700万瓦电力、3000万美元的全球电力消耗，以及足够填充5000个奥林匹克游泳池的冷却水。

从稳定量子位(量子计算机中信息的基本单位)到维持材料的超导特性，再到保持美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜足够凉爽以观察天空，超冷制冷对于许多设备和传感器的运行至关重要。几十年来，脉冲管制冷机(PTR)一直是实现与外层空间真空一样冷的温度的主力设备。

这些冰箱循环压缩(加热)和膨胀(冷却)高压氦气以实现“大冷”，大致类似于家用冰箱利用氟利昂从液体到蒸汽的转变来去除热量的方式。40多年来，PTR已经证明了其可靠性，但它也非常耗电，比超低温实验的任何其他组件消耗更多的电力。

当NIST研究员RyanSnodgrass和他的同事仔细观察这款冰箱时，他们发现制造商制造的该设备仅在其最终工作温度4开尔文(K)(即高于绝对零度4度)时才具有能源效率。研究小组发现，这些冰箱在较高温度下效率极低，这是一个大问题，因为冷却过程是在室温下开始的。

在一系列实验中，Snodgrass与NIST科学家JoelUllom、VincentKotsubo和ScottBackhaus发现，在室温下，氦气处于如此高的压力下，以至于其中一些氦气通过安全阀分流而不是被使用用于冷却。通过改变压缩机和冰箱之间的机械连接，团队确保不会浪费任何氦气，从而大大提高了冰箱的效率。

特别是，研究人员不断调整一系列阀门来控制从压缩机流向冰箱的氦气量。科学家们发现，如果他们允许阀门在室温下有更大的开口，然后随着冷却的进行逐渐关闭它们，他们可以将冷却时间减少到现在的二分之一到四分之一之间。

目前，科学家必须等待一天或更长时间才能让新的量子电路冷却到足以进行测试。由于科学研究的进展可能受到达到低温所需时间的限制，因此该技术提供的更快冷却可能会广泛影响许多领域，包括量子计算和量子研究的其他领域。

Snodgrass表示，NIST团队开发的技术还可以让科学家用更小的脉冲管制冷机取代大型脉冲管制冷机，因为后者需要更少的支持基础设施。

随着量子计算研究及其对低温技术的依赖不断增长，对这些冰箱的需求将大大增加。改进后的PTR将节省更多的资金、电能和冷却水。除了支持新兴的量子经济之外，该设备还将加快研究速度，因为科学家不再需要等待数天或数周才能让量子位和其他量子组件冷却。

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