中国は、希釈式冷蔵庫の国産化で、海外サプライヤーへの依存打破を目指す。
Jeff Pao
Asia Times
June 15, 2023
中国は、量子コンピュータの超伝導チップを冷却する希釈冷凍機を独自に製造し、外国の極低温装置への依存度を下げることを目指している。
今年初め、安徽大学の2人の物理科学者が、8.5ミリケルビン（mK）という低い温度で絶対零度の環境を作り出し維持できる希釈冷蔵庫を開発し、欧米企業が達成している国際標準を満たした。
この研究者は、安徽大学物理科学・情報技術研究所のShan Lei教授と、同大学の低温工学者であるWang Shaoliang氏の2人である。
二人は火曜日、国営の合肥技術革新集団からシード資金を獲得し、合肥ハイテク開発区を拠点に冷蔵庫の商品化を目指すプロジェクトを開始した。このプロジェクトが成功すれば、中国はもう海外から希釈用冷蔵庫を輸入する必要はなくなる、と彼らは言う。
現在、希釈用冷蔵庫の主要メーカーは、英国のオックスフォード・インストゥルメンツ社、フィンランドのブルーフォース社、米国のレイクショア・クライオトロニクス社である。昨年9月、世界最速の量子コンピュータ「オスプレイ」を運用するIBMは、量子コンピュータの実験を冷却するための世界最大の希釈冷蔵庫を建設するため、「ゴールデンアイ」と名付けられたスーパー冷蔵庫プロジェクトを立ち上げた。
Hefei Zhileng Low Temperature Technology Groupの社長でもあるWang氏は、同社がHefei Technology and Innovation Groupからシード資金の第1トランシェを受け取り、希釈冷蔵庫の商業化を開始する予定であると述べた。
彼は、他の多くの量子企業がこの地域でエコシステムを形成していることから、彼の会社は合肥ハイテク開発区に移ることを選んだと述べた。開発スケジュールは明らかにしなかったが、同社は中国における希釈冷蔵庫のトップサプライヤーになることを目標としているという。
クライオジェニック技術
量子コンピュータには、電子系（超伝導）、原子系（冷原子やトラップイオン）、光子系の3種類がある。
超伝導量子コンピュータは他の2つよりも一般的だが、絶対零度、理想的には10mK以下の温度でしか動作できない。
このような超低温は、ヘリウム3同位体とヘリウム4同位体を混合することで冷却力を生み出すヘリウム希釈冷蔵庫で実現できる。1964年にオランダのライデン大学の研究室で実現した最初の希釈冷蔵庫は、0.22Kという低温まで到達した。
現在、研究室で希釈用冷蔵庫が実現した最低温度は2mKである。
2020年10月、オックスフォード・インストゥルメンツは、5mKより低いベース温度に到達でき、100mKで850マイクロワット（μW）以上の冷却力を持つ「Proteox5mK」という希釈用冷蔵庫を発表した。
中国メディアによると、1970年代後半、中国科学院（CAS）は34mKという低い温度を達成する希釈冷蔵庫を開発した。しかし、その後、研究を中止した。
この決定を受けて、1979年に中国とアメリカの国交が樹立され、1980年代前半には中国経済が開放された。
現在も、中国の超伝導量子コンピュータはすべて外国製の希釈冷蔵庫を使用している。
新たなブレークスルー
2018年に米中貿易戦争が勃発した後、CASは希釈用冷蔵庫の研究を再開した。
2021年6月、CAS物理研究所は、無冷媒希釈冷蔵庫（CFDR）が連続循環で約10.9mK、単発運転で8.6mKのベース温度に到達したと発表した。
CAS物理学研究所の准研究員であるJi Zhongqing氏はメディアに対し、このツールができるだけ早く商業化され、中国の量子コンピュータの開発が西側の制裁の可能性に制約されることがないようにしたい、と述べた。
今年3月下旬、北京にあるJiのチームは、希釈冷蔵庫が基準温度7.6mKに到達するのを確認した。
同時に王は、自分のチームの希釈用冷蔵庫が、100mKで435μWの冷却能力で8.5mKを達成したことを発表した。それ以前にも、昨年12月31日にはすでに9.2mKを達成していた。
米国は過去2年間、ハイエンド半導体、チップ製造装置、スーパーコンピューター部品の中国への輸出を禁止し、同盟国にも同様の措置を取るよう求めてきた。しかし、現在に至るまで、量子コンピューターへの輸出規制は行われていない。
コメンテーターは、中国が希釈冷蔵庫を自給できるようになったとしても、超伝導チップの製造には電子ビームリソグラフィーが必要だと指摘している。電子ビーム露光装置は、米国の同盟国である日本が依然として市場を支配している。
