锚点：氦资源告急，极低温科研如何“冷”下去？ | 袁岚峰

　　苏刚：那要实现这样的极低温，目前有两条道路。一条道路就是稀释制冷机，这个稀释制冷机是氦-3、氦-4的混合。氦在全球是极为短缺的。宇宙生成初期的时候，大爆炸以后，氦是作为最初的那些核素之一存在的，当时地球上还有部分的氦。后来这个氦又很轻，然后慢慢地就跑到太空去了。

　　所以地球上的氦，主要是在天然气田里面。目前发现的天然气里边，氦的含量非常之低，全球天然气里面的氦，大概是百分之零点一到百分之七，所以氦-4目前主要的制作是来自于天然气里面的提纯。而氦是不可再生的资源，因为现在我们用得多，一直在用，所以这是一个致命的问题。

　　氦-3就更神奇了，自然界是无法取得，完全是通过人工合成。现在唯一的就是通过核反应堆的产生，是因为氦-3是来自于氚的β衰变。氚的产量很低，氦-3的产量就更低了，所以你会看到如果我们把通用的量子计算要实现量子的芯片，需要百万的量子比特，那是一个非常庞大的规模。

　　所以你要运行这样的芯片，极低温天气(环境)是非常重要的。如果氦-3供应不上，那就会对我们整个后面的发展会产生极大的制约。

　　袁岚峰：然后做核聚变的人他们会告诉我，现在是全世界一年只能产生几十公斤的氚，将来核聚变装置成功之后，那些东西全都拿去聚变还不够。

　　苏刚：没错。

　　袁岚峰：结果你还指望这些东西去支持氦-3。

　　苏刚：所以你说得非常之对。现在因为全球氦资源都很紧张，我们国家的整个氦-3的资源完全是依赖于进口的。美国和欧洲从2022年开始整个对于我们国家的极低温(领域)包括稀释制冷机，包括极低温的测量设备全部禁运了。这个技术我们国内早就突破了，但是这个氦-3的来源，我们现在只有唯一的一个渠道，就是从俄罗斯进口。可是俄罗斯也是控制的。

　　袁岚峰：我们国家不是自己也有核电站吗？我们的核电站难道不能产氚吗？

　　苏刚：量很少，初步统计了一下，我们每年氦的用量差不多在四千吨左右。

　　袁岚峰：四千吨。

　　苏刚：三千八百吨都是完全进口的，所以这个对我们国家来说，这确实是一个战略资源。

　　袁岚峰：所以就开发不需要氦的制冷技术，这是非常关键的，对吗？

　　苏刚：对。

　　袁岚峰：您入选2024年“中国十大科学进展”的成果，叫做“发现自旋超固态巨磁卡效应与极低温制冷新机制”。这个入选的原因其实就是它不需要用氦，对吗？

　　苏刚：对。

　　说起制冷，你会想到什么？也许你首先想到的是冰箱，然而它的温度最低只能到零下十几摄氏度，在高科技应用中需要的低温却是只比绝对零度高不到一度，即零下273摄氏度左右。这样的应用包括太空探测、量子计算、量子精密测量等等，是许多战略领域的基石。

　　制冷对我国是一个潜在的卡脖子领域，因为许多制冷方法都需要用到氦，而氦在全世界的产量都不高，在我国尤其稀缺。在这种背景下，就能理解为什么有一种不需要用氦的制冷新方法入选了2024年中国科学十大进展，它的全名是“发现自旋超固态巨磁卡效应与极低温制冷新机制”。

　　巨磁卡效应是什么？自旋超固态又是什么？为什么它能实现无氦制冷？今天，我们就来访问这项研究的主持者，中国科学院理论物理研究所苏刚研究员。

　　《锚点》节目中国科学技术大学科技传播系副主任袁岚峰对话中国科学院理论物理研究所苏刚研究员，东方卫视2026年1月7日播出。25分钟的全片可见于上海广播电视台“看看新闻”网站（https://www.kankanews.com/detail/m9wB6ODgOwn）、app以及视频号，本片为精彩片段之一，预告片见：锚点：无氦制冷，为何如此关键？ | 袁岚峰。