哪些低温系统适合超导量子位？

稀释冰箱是将超导量子位冷却至10毫卡尔文的唯一方法吗？如果没有，还有哪些其他方法？为什么稀释制冷是主要方法？

稀释冰箱是将超导量子位冷却至10毫卡尔文的唯一方法吗？

还有另一种可以达到10 mK的冰箱：绝热退磁冰箱（ADR）。[ 一个]$^{[a]}$

为什么稀释制冷是主要方法？

为了理解这一点，让我们谈谈ADR的主要限制之一。

ADR如何运作

使用氦气压缩机，ADR通常达到3K左右。该压缩机可以一直运行，因此冰箱可以无限期地处于3K的位置。为了降低到mK温度，ADR的工作方式如下：

1. 用核自旋提高围绕固体的磁场。这使旋转对齐。
2. 慢慢关闭该领域。这使自旋可以随机化其方向，从而吸收周围的熵并降低温度。
3. 一旦磁场恢复为零，我们就从周围吸收了足够的热量使它们达到mK温度。

ADR限制

这一切都很棒，并且确实有效，但这是一个“一次性”的过程。一旦该字段降低到零，就不能再降低任何值。来自周围环境的热量（例如冰箱的室温外部部件）将热量泄漏到您要保持低温的部件中，并且由于我们已经将磁场降低到了零，因此我们无能为力那热量。因此，在冷却ADR之后，它会开始预热（希望慢得足以运行您的实验）。

通常，ADR可能会在100mK以下保持十二个小时，尽管该数字在很大程度上取决于您连接到ADR低温部分的导线数量。温度升至所需温度以上后，您必须再次升高磁场，然后缓慢降低磁场以重新冷却。升高和降低磁场需要一段时间，并且会加热冰箱，而且大磁场通常与超导量子位实验不兼容，因此在此过程中，您无法进行实验。

ADR与稀释冰箱

另一方面，稀释冰箱连续运行，因此您可以根据需要进行实验。这是它们被普遍使用的一个很大的原因。但是请注意，在许多超导量子比特实验室中，除ADR以外的其他冰箱也用于不需要稀释冰箱的好处且ADR的冷却时间较短的任务。例如，ADR在超导谐振器的实验中很常见，超导谐振器用于测试以后可用于量子比特的材料的质量。

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