現實版“給MOSS降溫”！@U35劉少帥想讓芯片用上超級冰箱

來源：市場資訊

（來源：上觀新聞）

他們用科研“整活”，也能改寫未來！

近日，第五屆“上海科技青年35人引領計劃”（u35）揭曉35位入選者和15位提名獎得主。在ai、生物醫藥、量子信息、低碳能源等前沿交叉領域，他們敢想、敢做、敢于挑戰。

上海科技將推出u35系列專題，走近這些“90后”科技人才。聽他們講講科研里的b面人生，看他們如何定義下一輪創新潮汐的起點。

2025年u35

當代科技青年圖鑒

他們的研究有何價值？

35歲對他們來說意味著什么？

科研帶給他們的變化是什么？

讓我們走進本期u35

本期嘉賓

@劉少帥（中國科學院上海技術物理研究所）

專注“低溫科技”研究及應用，針對航天、量子等前沿技術的深低溫極限環境需求，開展20k（約零下250℃）以下溫區的小型化低溫制冷技術研究，解決深低溫交直流熱力/傳熱過程的熵產及主動能量調控難題，實現多級回熱式制冷機、氦節流制冷機和1k以下極低溫制冷機的能效提升。以第一/(共)通訊作者發表sci.ei論文40余篇，授權發明專利20項（美國2項，第一發明人）。

ta的科學理想：

追求多邊界下極限低溫，量身研制“低溫心臟”。

面向國家重大需求

科研關鍵詞：

低溫科技、制冷技術、多邊界交叉融合

在航天領域，需要一種“極致的冷”。當風云氣象衛星在萬米高空凝望地球，其敏銳的“紅外眼睛”必須在接近零下200攝氏度甚至更低的極寒環境中才能看清云起云涌。實現這一奇跡的幕后推手之一，正是深低溫高能效制冷關鍵技術。

作為第五屆“上海科技青年35人引領計劃”的獲獎者，中國科學院上海技術物理研究所研究員劉少帥專注的領域聽起來有些“高冷”：深低溫高能效制冷技術。他主導的項目，針對的是航天、量子等尖端領域的極限需求。從讓衛星芯片在太空穩定工作的20k（約-253℃）溫區，到正在攻克的接近絕對零度的“極低溫”挑戰，劉少帥和他的團隊通過主動能量調控等關鍵技術，將原本屬于實驗室的科幻場景搬向星辰大海。

目前，出自該團隊的77臺低溫制冷機已在軌穩定運行，它們像是一臺臺“極致輕便、極致省電”的超級冰箱，守護著國家重器的運行。

在35歲這個人生的重要轉折點，劉少帥正帶著這份“冷”技術與“熱”情懷，在上海這座充滿創新活力的城市里，探索溫區的下一個0.01℃。

快問快答

@上海科技

提到“低溫科技”，大家第一反應可能是冰箱、空調，您的研究聽起來距離日常生活很遙遠，您會如何向普通大眾形容您的工作？

@劉少帥

大家覺得冰箱零下20度已經很冷了，但在航天領域，我們要把衛星里的芯片冷到零下200度甚至250度以下。

如果用通俗的比喻，我就是在給衛星里的“紅外眼睛”做一臺“超級冰箱”。但這臺冰箱和家里的完全不同，它必須做到極致輕巧、極致省電。因為在天上的資源非常寶貴，每一瓦電、每一克重量都要精打細算。我們把這只精密的“眼睛”放進這個冰箱里“凍著”，它才能摒除雜訊，看清地面微弱的信號。

@上海科技

這種“超級冰箱”目前在實際生活中已經有哪些我們能感知到的應用了？

@劉少帥

最直接的就是大家每天看的天氣預報。我們風云系列氣象衛星之所以能精準觀測大氣環境，靠的就是紅外探測技術。要讓紅外信號精確，探測器就必須工作在極低溫環境下。目前，我們團隊研制的低溫制冷技術，已經有77臺在天上穩定運行著。可以說，每當你打開手機查看精準的氣象云圖時，背后都有這種低溫技術的默默支撐。

@上海科技

在追求極低溫的過程中，最讓您感到“頭大”的挑戰是什么？

@劉少帥

我們的研究是“應用導向”，難點在于多邊界的極限平衡。比如在衛星里，低溫制冷機的內耗極大，可能你輸入100度電，只有10度電轉換成了制冷量，剩下的都變成了廢熱。如何提高效率？我們提出了一種主動調控方法，讓能量從常溫向低溫傳遞時損耗降到最低。

另外，溫區每下降一度，難度都是指數級增長的。在實驗室里，我們經常遇到溫度降到某個點就“不降了”的情況。我們要從液氮（-200℃）做到液氫（-250℃），再到液氦（-269℃），甚至現在為量子科技做接近絕對零度的極低溫。這種每0.01度的突破，都是對熱力學極限的挑戰。

@上海科技

在您研究的這個領域，有什么聽起來很“科幻”但正在變成現實的技術？

@劉少帥

像《流浪地球》里的量子計算機550w（moss）。電影里的橋段其實有很強的科學背景。量子計算機的大部分體積其實都是低溫制冷系統，為了給量子芯片提供一個接近絕對零度的環境。

目前在我的實驗室里，我們已經可以實現10mk（比絕對零度高0.01度）左右的溫度。我們現在的目標就是通過技術突破，讓這些龐然大物慢慢變小、變高效，讓科幻逐漸變成現實的應用。

@上海科技

您如何看待上海的科創氛圍對您研究的支撐？

@劉少帥

上海這個城市的科創氛圍很“熱”，有著政府政策、人文關懷和跨界交流的溫度。不管是做基礎研究、技術突破還是后續的航天產業化應用，產業鏈和生態圈都非常成熟。這樣的環境，讓我們這種做“高冷”研究的人，也能感受到創新的熱力。

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作者：許織