汇集公众科学智慧 交流科学思想见解点燃科学智慧火花 构建互动交流平台
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【简介】
热力学温度是国际单位制（SI）七个基本物理量之一，低温区（<120K）高准确度热力学温度测量对大科学装置、前沿科学、新能源、深空探测、量子计算等领域的发展具有重要的支撑作用。2019年，SI发生了历史性变革——七个基本单位全部采用基本物理常数定义，从实物计量进入了量子计量新时代。其中，热力学温度单位“开尔文”由玻尔兹曼常数重新定义。
SI量子化变革后，建立溯源至玻尔兹曼常数的新一代温度基准已成为国际前沿难题。2021年12月31日，国务院印发《计量发展规划（2021—2035年）》，指出到2035年“建成以量子计量为核心、科技水平一流、符合时代发展需求和国际化发展潮流的国家现代先进测量体系”。理化所研究团队抓住变革这一历史契机，建立了新国际单位制下国际首套5K-24.5K热力学温度测量装置，测量准确度国际最优，实现了“点上突破”。本次沙龙将围绕如何基于热力学温度单位新定义建立溯源至玻尔兹曼常数的覆盖<120K温区的低温温度基准开展学术研讨，探讨新SI下热力学温度测量的难点，以及如何建立覆盖低温区的“应用级-标准级-基准级”温度量值溯源体系。
【主持人致辞】
【领导致辞】
【主旨报告】
高波：新国际单位制框架下低温区热力学温度研究进展与规划
今天的主旨报告是关于新国际单位制框架下低温区热力学温度研究进展与规划，内容包括三个部分：国际单位制的形成与变革，低温区热力学温度测量研究进展，以及低温区热力学温度测量未来规划。
人类文明的早期，单位有了初步的定义。最初，单位是以人体和自然物体为参照标准进行定义的，这形成了早期的测量。尽管这种定义非常初步，但也促进了古代贸易、建筑和科技的发展，共同推动了人类文明的进步。早期单位定义得到更广泛的推广使用，而人们也随之发现这种定义存在问题和弊端。例如，各国推广的时候发现，同样对于长度单位，不同国家有着不同的定义，这无疑对生产、生活造成了一定的混乱，促使人们有了在局部范围内统一单位定义的想法。值得一提的是，当时我国走在了世界的前列，两千多年前的古代中国第一次统一了度量衡，实现了区域范围内测量单位的统一。
随着人们认识的发展，以及各国间商贸往来等范围扩大，进一步希望在全球范围内统一单位定义。十八世纪末，法国创立了米制单位，以地球子午线四千万分之一定义为1米，1立方米水的质量定义为1000千克、1米长的单摆摆动1次的时间定义为1秒。这些单位的定义是科学的显著进步，但仍有一定局限性，有些单位定义难以实施，比如为了得到子午线的长度，两位科学家从巴黎出发，花了七年的时间进行测量；有的单位难以维持长期稳定性，比如水的温度和水的质量导致质量测量不稳定，地球上不同位置的重力加速度也是不同的，所以导致时间测量不准确。
为了解决这些问题，科学家们开始追求用标准化的实物来定义单位。1875年，十七个国家在法国签署《米制公约》。1960年国际单位制首次形成，建立起基于标准化实物定义的全球统一的单位制。质量单位“千克”有千克原器，长度单位“米”有铂金米尺，热力学温度单位“开尔文”也有水三相点瓶，满足当时的科学测量需求。
随着对客观世界认识的加深，人们发现这种定义也存在一定的局限性。以热力学温度单位为例，开尔文是由水三相点定义的。大家知道水是氢氧元素组成的，不同地方的水组成中氢、氧元素的同位素浓度不同。为了解决这个问题，科学家定义了维也纳标准平均海水。但从时间维度来说，水放在玻璃瓶中，五十年前和五十年后的水还是不一样的。因此，从时间和空间两个维度来说，这种定义难以实现长期稳定性和全球通用性。
科学家经历几十年的探索，在2019年实现了国际单位制基本单位从实物定义向基于常数定义的变革。这次变革被科学家誉为“自法国大革命以来计量科学史上最伟大的变革”。
热力学温度单位开尔文由玻耳兹曼常数定义，那么玻尔兹曼常数如何定值呢？这其中经历了几十年的竞争和合作，十多个国家参与，最终只有六个国家、三种测量原理获得的玻尔兹曼常数测量数据被收录用于定值。我年轻的时候有幸参与法国计量院的玻尔兹曼常数测量工作，他们的常数测量准确度是国际最好的，在玻尔兹曼常数定值中贡献权重最大。
这种基于常数的新定义会对温度计量产生怎样的影响？旧的体系下，我们人为定义了一个参考温度——水三相点温度，高温区和低温区均以此为参考，很难获得高准确度的热力学温度测量。新的体系下，取消了对水三相点的参考，基于常数重新定义了新刻度，理论上任何温区只要与玻尔兹曼常数产生关联就可以精准复现热力学温度单位，有望在低温区和高温区实现精准测温新突破。
如何基于新的单位定义建立最准确的低温尺子，这是国际公认的难题，也是温度计量领域的科技制高点。
低温区测得准有什么用呢？我们通常认为低温是低于120K的温度。这个温区温度量值溯源体系是前沿科学、大科学装置、新能源、航空航天、量子计算等领域发展的重要支撑。大家都知道核聚变是未来清洁能源的方式，核心部件不仅要在这么低的温区工作，控温的要求也比较高，包括大科学装置的极端条件，超导量子计算等等也需要这个体系的支撑。
既然这种体系这么重要，具体组成包括哪些部分呢？按照测量准确度由低到高，依次分为应用、标准和基准。应用就是常用的低温传感器，标准容易跑偏，需要通过基准进行溯源。因此，对国家来说，热力学温度基准是温度量值溯源体系的源头和基石，那么对国际层面来讲，不同的国家都建立基准，我们如何评价一个国家建立基准的水平？基准产出的数据需要进行国际比对，优质数据会被用于修订或制定国际温标，所以温度基准通常就会被认为是一个国家综合科技实力标志之一，也是一个国家话语权的体现。
我们科学院在这方面有着深厚的积累。1988年，在洪朝生先生的带领下，在毛玉柱研究员、林鹏研究员、喻力弘研究员的共同努力下，建立了第二层级的标准（0.65K-24.5561K），获得国家在这个领域唯一授权，代表着国家在该温区的最高测温水平。
然而，我们一直没有建成低温热力学温度基准，导致我们需要到发达国家进行温度量值溯源，所以过程还是不可控的。因为没有装置就没有数据产出，所以在国际上还是没有话语权的，因此我们亟需建立温度基准，抢占这个领域的制高点。
站在前辈的基础上，我们在低温区热力学温度测量研究方面做了一点小工作。
基于玻尔兹曼常数的气体测温原理，主要包括以下四种：声学法、定容法、介电常数法和折射率法。四种方式存在的问题是跟压力息息相关，且核心测量参数的测量准确度相对低一些。针对两个共性问题，我们提出了定压气体折射率测温原理：绝对压力测量变为相对压力控制，核心参数由声速、电容、压力变成测频率，测量准确率高。
根据气体状态方程，热力学温度通常基于密度和压力获得，因为压力是一个导出量，后面是多个参数，换句话说要提高国家的压力测量水平就要把背后涉及到的物理量测量水平全部提升才可以，很显然一个国家综合计量能力不可能短期内大幅度提高，所以我们换一个思路：把测压变成控压，定压下测温降低了对绝对压力测量水平的依赖。
另一方面通过测频来测温，从原理上提高了测温准确度，也正是由于这种优势，我们当时提出的测温原理被纳入国际单位制变革后开尔文实施标准，并且被推广。
热力学温度测量涉及的因素很多，有将近二十项，在此之前需要进行不确定度评估，既有理论上的计算不确定度也有实验上的测量不确定度。
理论上的不确定度主要是第二密度维里系数B。随着温度的降低，密度增加，气体碰撞是需要考虑的，所以B用来表征两个分子之间的相互作用。通过我们提出一种新的实验检测手段，我们发现了氦4第二密度维里系数不确定度过估的问题，并将这一问题反馈给国际上该领域的知名科学家，对方在此基础上重新开展工作，将不确定度降低为原来的1/6。
解决理论问题以后，我们要对实验系统进行统筹规划。我们要测温得先把温度降下来，压力也要进行控制，就是在低温下既把温度控得稳又把压力控得稳，通过测频来测温，所以需要实现“两测一控”。
如何实现长期稳定性的温度控制？我们使用制冷机作为冷源，需要解决一些矛盾：既希望冷量高效地传递下来，来到我们的测量核心，但我们也不希望温度波动传递下来，所以通过优化结构和设计的被动控温，将温度波动由200mK降低到1mK，并采取主动控温的方式，通过极限逼近控温方法，最终在5K-24.5K温区实现优于15µK的控温稳定性，目前也是国际上最好的控温结果。
如何实现压力的控制？我们提出了无旋控压方法，实现比较好的控压水平。在保证两个边界条件稳定的情况下进行温度测量，大家可以看到从室温到低温这么大的温度差异下如何把微波信号测得稳、测得准，这是要解决的难题。我们通过全链条的微波测量研究，实现了相对不确定度31ppt（1ppt=10-12）的微波谐振频率测量，最后解决各个系统的耦合问题，建立新国际单位制下国际首套5K-24.5K的热力学温度测量装置。德国联邦物理技术研究院的测温不确定度结果是0.21mK，我们的结果是0.17mK，相比下来我们还有一定的优势。
我们对低温区热力学温度测量研究结果的自评估非常好，但如何获得国际同行的认可？因此我们需要开展低温热力学国际比对研究。历史上的国际比对是怎么开展的呢？具备实力的各国都建有基准装置，通过标准温度计传递电阻和温度之间的特性，来到比对国进行比对。自从国际标准建立以来，我国从未参与极低温区的比对和标准的修订，但在新体系下国内外政策都号召和鼓励有条件、有能力的机构积极开展国际比对。就像刚才跟大家汇报的，本来新体系下的测试就比旧体系更准，新体系下的国际比对显然提出了更高的要求，相应地我们也对背景噪声提出了更高的指标，德国实验室控温稳定性可以达到50µK，我们的目标是20µK。
我们提前开展了国际比对的相关工作，研制的5K-24.5K温区比对装置控温稳定性达到20µK，相比德国还是有一定优势的。我们在国际单位制变革之前建立中法联合实验室这样的平台，当时只是理化所和法国计量院共同建立的所级平台，经过五年的建设和发展，我们的中法联合实验室已经成为中法政府间合作框架的首批十家实验室之一。基于这一平台，我们也积极参与了相关国际计量计划，相关工作也获得国际同行的认可，这是非常不容易的。我们跟国际同行共同在此基础上撰写研究报告，并获得了国际计量测试联合会、国际计量大会授予的专业奖项。
由于我们此前的基础还是相对比较扎实的，也获得同行的认可，温度数据已经被用于修订过去的国际温标。我们相关的低温设备实现了对外输出，2023年向法国国立工艺学院出口用于压力基准的低温恒温装置，今年年初向法国计量院出口用于温度标准的低温恒温装置。2024年中法六十周年科技成果展，我们也有幸能够做点工作。在“十三五”科技创新成就展上，我们也有幸向习近平总书记等党和国家领导人汇报了有关工作。
国际单位制变革后，国际计量局规划了热力学温度测量的三个阶段：短期内对现行温标进行修订，不希望对生产和科研等领域发生比较大的冲击，中期是基于常数计量体系取代实物计量体系，要在新体系下制定新一代温标，长期实现计量级溯源。目前我们所处的是短期到中期阶段，我们也提前对下一个阶段进行了布局。
在全国重点实验室重组建设的过程中，理化所也有幸在低温科学技术领域于2023年1月18日获批建设低温科学与技术重点实验室，未来我们将建立和完善综合计量平台。我们做这件事情的初衷还是满足国家需求，以科学城为突破口服务国家战略需求，助力国家科技自立自强。
感谢中国科学院、理化所的大力支持和一路指导，敬请批评指正。
【邀请报告】
稀释制冷机进展及mK温区温度测量
中国科学院物理研究所 姬忠庆
我的报告包括以下几个部分：极低温技术的重要性、应用场景、具体内容、测温原理以及未来的发展展望。
为什么我们需要低温？很简单，就是出于量子科研的需要，低温物理不是研究如何获得低温的制冷学科，而是研究利用低温这个极端环境进行物理研究的科学。美国科学基金学会讲过低温制冷机对量子科技的重要性相当于高能加速器对基本粒子物理的重要性。可以想像在常温下构成物质的原子、分子一直在做不规则的随机热运动，只有冷却到接近绝对零度，让构成物质的原子、分子接近停止，才能看清楚量子性，历史上很多宏观量子的发现都取决于极低温技术的进步，包括大家熟悉的超导、超流等等。
随着温度的不断降低，丰富多彩的量子物理现象不断被发现，包括整数量子霍尔效应和分数量子霍尔效应，十年前的量子反常霍尔效应等等，甚至还有获得2023年国家科学技术最高技术奖。
首先介绍一下常用的极低温制冷技术。绝对温度零度(科学表示法是：0K)，就是零下273.15摄氏度。
典型的低温分区主要有这样几段：100K温区，液氮77K，液氦4.2K，1K以下。获得低温的温度越低，所需成本越高，不是线性的关系，而是指数的关系。1K以下也就是所谓的极低温区，其实在此之上有高温超导应用，算是有比较多的工业应用领域，所以往往是低温工程研究的范畴。1K以下的应用都是科研仪器，用户一般是物理学家和天文探测科学家。
由于制冷原理和效率限制，没有一个制冷技术能够直接提供从室温到极低温的制冷手段。比较常见的致冷剂有液氮、液氦，液体氦4减压能获得最低1K的低温，液体氦3减压能获得最低0.3K的低温，能获得1K以下温度的还有稀释制冷机和磁制冷，这都属于几种技术串联的降温方式，最低能获得100mK或者20mK以下温度。
极低温能用的几种制冷技术都有七十多年的历史，最近几十年制冷技术并没有什么大的变革。我们比较熟悉的就是液氦蒸发制冷，可以获得比较低的温度，但温度越低液氦原子的能量越低，无法获得更低的温度。英国科学家1952年提出稀释制冷，就是氦3作为制冷剂，本身液态到气态比较困难，中间态就更容易实现，氦3和氦4混合，其实跟蒸发原理类似，可以获得源源不断的制冷冷量。为了把氦3抽出来，我们还要加热，这就是稀释制冷的基本原理。绝热去磁制冷也是一样，都是从有序到无序的过程，包括预冷冷源、热开关、磁体和磁热材料。
几种方式都有各自的优缺点，液氦蒸发非常简单，但温度远远不够，稀释制冷的温度相对最低，采用氦3作为制冷剂，但制冷量不大，可以通过加大循环流量增大制冷量，缺点是系统比较复杂，而这种劣势正好是绝热去磁制冷的优势，因为是固态控制，不是连续性的，这些优势使得特别容易在空间使用。
最近几年稀释制冷领域最大的变革还是干式制冷，但这并非无液氦，因为制冷机肯定是需要制冷剂，多数都是有液氦。现在新式制冷机是用脉管制冷机替代传统的液氦，整个系统运行不需要补充液氦，内部的原理还是一致的。干式稀释制冷机自从2010年商业化，只需要动力电驱动，比买液氦方便得多，所以现在已经得到应用。
极低温制冷机虽然还是科研仪器，但还是有比较多的应用场景。之前一直都是低温物理、材料科研和天文宇宙探测方面的应用，最近几年最大的应用领域就是量子计算。大科学装置有同步辐射光源、暗物质、引力波探测等等，低温探测也可以应用于工业领域。
量子计算机和普通计算机相比就是一个大圆筒制冷机，最核心的量子计算芯片就放在最低温的部分，靠着室温机柜产生微波脉冲信号，通过量子软件进行整个系统的操作，所以这种制冷机是特别有别于传统超算，成本也是比较高的。图中就是拜登在IBM，Google、Microsoft、Intel等等，不管是超导、拓扑还是自旋，大家都在采用稀释制冷机。最主要的特点就是温度低、能量大、连续运行，无需强磁场，完全没有替代。
可以看到极低温稀释制冷机在量子计算领域的发展趋势，IBM每年都在进行路线修正，已经从单纯强调量子计算规模的扩大变成更加注重操作性。量子计算需要量子电路的规模，也就是更多的量子门，安装越来越多的微波测控线，实用阶段就是2000逻辑量子比特和10亿量子门，对应现在的阶段就是中型和大型的稀释制冷机。目前国内有几家团队已经做到跟国际上几年前差不多的水平，但国际头部厂商也没有停止前进，IBM就在研制更加大型的超级制冷机。未来如果达到这种规模怎么玩？IBM的想法就是组成几个计算站，然后通过整体的量子网络形成分布式。
未来主要有几个方向：低温电子学，把更多的器件放在低温部分，此外还有模块化和分布式，这些都是量子计算领域研究的发展方向。现在国内还没有一个完美的方案，所以确实是存在挑战和机遇。但在量子计算领域，最主要的趋势还是制冷机越来越大、能量越来越大，核心目的是为了安装更大规模的低温微波电路。
低温探测器的研究也在高能所开展，物质的温度越低、比热越小，即便高温超导出现也不能完全替代低温环境，需要100mK以下，这种探测器远远高于传统半导体材料。根据不同的射线，设计不同的吸收体，可以覆盖各种各样的波段。未来针对这种探测器设计不同的系统，可以应用于不同的场景，所以仍然有比较潜在的工业应用。
大科学装置包括先进中子源、同步辐射光源、无中微子双贝塔衰变、暗物质探测等等。
Bluefors发布稀释制冷机的报告，目前来看国内研发成功的越来越多。大家刚开始觉得10mK温区太难了，我们有点无知无畏，最早做了出来，结果发现没有那么难，经过一年的时间达到和国外差不多的水平。现在国内的问题是大量使用进口部件，包括测温的部件，冷量还达不到国际头部厂商的水平，国内各个团队都在模仿国外的商业应用，因为刚推出不久，没有经过真正商业化的考验。
几年前大家都在喊狼来了，到了2022年底，特别是2024年5月，美国商务部最新的实体名单包括中国科学院物理所在内的量子研发机构，所有的配件包括脉管制冷机、测温仪、温度计都是被限制的。在这种情况下，我们国产化率是很重要的。
冉启泽老师1978年就已经成功研制出33mK原型机，物理所2010年也开展去磁制冷研究，之后2023年又做出工程样机。
我们与国际头部厂商芬兰Bluefors进行比较，第一代工程机是中型机水平，可靠性算是得到了验证。
稀释制冷机研制路线和战略：从无到有，就是我们2024年还处于补课阶段，国内多个团队期望达到或者追赶国外先进水平；从有到优，就是未来的几年实现跟国际先进水平并跑，从优到新，就是针对量子计算特殊的要求，开展一些有创新性的工作。
现在看一看关键技术和产业链。图中的这些技术，刚开始是红的，现在变成了黄的、甚至绿的。氦3相关的获取技术研发，目前比较受限制，可以说没法完全靠国内解决制冷剂的问题，所幸和俄罗斯的关系还比较融洽，因此可以从俄罗斯得到氦3，全部来自于核反应堆的衰变。
mK温区测温领域主要是美国Lake Shore处于垄断地位，1028RX氧化钉测温电阻甚至可以卖到7万人民币。今年中国与量子研究的单位，全部都上美国制裁实体名单了，所有订单都被砍掉，我们也在考虑能不能自己解决这个问题，期盼高波老师的项目能够实现，建立起国内的温标，更重要的是发展简单易用的温度标定技术。
看一看mK温区测温手段，10mK的好像有很多种，PPT上这些是能用的测量手段。钴60核取向温度计最好用，因涉及核辐射，环评不易。库伦阻塞温度计磁场兼容，但精度不高。热噪声温度计是下一代温标，德国厂商已经实现10mK商业化。
我们用的二级温度计主要是电阻温度计，但难度非常大，电子温度难以减低，高温区如果没有足够预估，黑体辐射很容易加热电子温度，所以测温往往是20mK以内。很多制冷机厂商包括国内的团队，甚至对我们来说，提升性能的关键不在于制冷机本身，往往在于测温方式的提升。除了磁化率，其它温度计都是物理形式。
物理所和北大当年承担过氦3熔化压温度计，但没有从计量的角度进行更准确的标定。钴60核取向温度计无法通过环评，所以很难通用。噪声温度计在国外有商业产品，计量院也有团队采用SQUID，但还无法进行比对。核磁共振温度计的起点温度非常低，但仍然依赖芬兰Picowatt NMR测温仪。目前国内物理所正在开展顺磁盐（CMN硝酸铈镁水合物）磁化率温度计，相对实用性最高。
未来极低温制冷技术的可能创新点是什么？巨型化是量子计算用极低温制冷的未来吗？个人认为未必，制冷只是手段，满足需要的低温环境才是目的。无论是研发还是使用，成本其实非常高。IBM提出未来量子应用制冷机应该是模块化可扩展，融合更多高效制冷方式，与量子计算团队共同设计的。
总结一下：极低温技术历史悠久，其实都是老古董，没有什么颠覆性的。没有覆盖全温区的完美制冷方式，针对具体需求设计制冷方案。针对未来通用量子计算没有明确的解决方案，存在挑战和机遇。我国与国外领先水平还有差距，但依托强大工业技术和科研拼搏精神，我们正在快速追赶。我们的目标是让低温技术唾手可得，不再成为发展量子科技的瓶颈。
预祝高波老师的项目顺利进行。
低温用高强韧奥氏体不锈钢研发
中国科学院理化技术研究所研究员 黄传军
低温钢应该是大家相对比较熟悉的，但我们的性能更好一点，下面就为大家详细介绍。
磁约束核聚变堆作为清洁能源，也是未来能源的趋势，跟燃煤电站、裂变电站相比有明显的优势，消耗较少，没有污染，海水中的氘的聚变能可用几百亿年，实现可持续发展。
国际上更加主流的方式就是磁约束核聚变，低温环境下的超导磁体约束上亿摄氏度高温的高温等离子体。这个温度要比太阳的温度还高一个数量级。当前，国际水平最高的聚变装置是在建的ITER，设计聚变功率是500MW。ITER超导磁体包含16 个TF线圈。每个TF线圈高16米，宽9米。超导导体需要采用一种特殊的结构，也就是CICC超导导体，需要不锈钢保护超导材料。TF线圈的超导导体还需要线圈盒保护，线圈盒采用低温高强韧奥氏体不锈钢。
ITER超导磁体系统2.3万吨，其中绝大多数都是低温钢，超导材料、绝缘材料占比是非常小的。
ITER TF线圈盒直线段要求低温钢液氦温度屈服强度不低于1000MP。后ITER时代各国在研的示范装置对低温钢性能要求更高。低温钢屈服强度提高对超导磁体磁场的提高有利，从而提高聚变功率。
中国聚变能应用三步走战略，中国工程聚变实验堆超导磁体对低温钢的要求是液氦屈服强度1300MPa以上。
1970年，金属所开展抗氢脆、耐低温不锈钢研发。2006年太钢实现9%的Ni国产化，主要用于液化天然气，不能用于液氦温度。2008年，等离子体所针对ITER需求组织国内抚钢、太钢、宝钢、久立开发316LN、JK2LB、316LN-Mn（JJ1）聚变研发。2015年，理化所提出针对未来聚变堆应用的低温钢成分设计，并选择基于N50钢改进的可能性。
2017年参加ICMC时，我们讨论了低温钢研发可行性，目的是提高液氦温度下屈服强度。参会专家提出几个问题，主要是焊接和锻造开裂。
2018年，理化所了承担科技部重点研发计划“面向高场应用的新型高性能CICC超导导体研制”。虽然指南中无金属结构材料研究，项目负责人预算少量经费开展研究，目标是液氦温度屈服强度超过1300MP，断后伸长率不低于25%。理化所委托金属所集团开展研究，。
2021年，理化所与河钢集团宣钢公司签立合作协议。2021年7月召开第一次会议。李建刚院士建议成立攻关组以加快研发进程，李来风研究员任组长。2021年12月召开联合攻关启动会。2022年8月，在宣钢召开第二次研发进展研讨会和评审会。专家一致认为开发的不锈钢满足下一代磁约束核聚变需求。2023年年11月，聚变高端金属材料研发联合实验室成立，参与单位包括钢院、浙江久立、上海电气、首钢、河钢等。
理化所设计开发的不锈钢将应用于BEST装置。其中铠甲总需求量260吨，现在已经完成30吨。李强总理今年5月在安徽调研，合肥物质科学院向总理展示了新型不锈钢制造的超导铠甲。
理化所设计开发的低温钢引起国际关注，如ICMC2023设立了改性N50低温钢的专题会，遗憾的是我们没有拿到签证。
再次感谢科技部、中科院和各个兄弟单位对我们工作的支持。
【讨论与交流】
黄 勇：下面开始自由讨论和相互交流，大家对三个报告有没有什么问题、观点和想法都可以提出和探讨。
刘华军：因为我本身就是理化所的，每年也是经常回来，特别是曾经在低温计量实习，所以每次回来基本上都会去看一看。今天高波老师的报告非常精彩，也是把我们计量技术推到了一个新的高点。非常荣幸，也非常感谢能够回来参加这次会议。
吴令安：虽然我是物理所的，但是对低温技术一窍不通。超导单光子探测器我本来是希望物理所能做，但错过了这个机会。因为我是在英国牛津长大的，高考以后学校还没有放假，还有两个礼拜，我去老朋友的实验室实习了两个礼拜，见到了牛津的低温专家，就在牛津大学的实验室，所以我就去了。那个时候感觉比较枯燥，就是帮助处理数据，好像计算器还是庞然大物，快要走的时候还做了实验。那个时候是用水银和玻璃抽取真空，开错了阀门，把水全冲进去了，导致实验做不了，很可惜，要是看到那个实验，我可能也会选择低温技术。我从来没有想过分子标定，觉得很新鲜，但也很惭愧，这是我第一次听说，不知道发展前景如何？
姫忠庆：所谓的材料不是传统的分磁盐，利用的核心材料有一些优势。以后以前的顺磁盐是水合物，无论是制备还是封装都比较困难，所以我们物理所开展的这项工作可能制备更简单，能够实现更低的温度。本质上从制冷的角度来说就是一种系统制冷，优势还是一样的，缺点也是一样的，上天的话可能在卫星上比较方便，地面上量子计算相关，冷量、不太能够连续制冷都是缺点，更重要的是材料上的进步。
吴令安：理论上可以达到的最低温度是多少？
姫忠庆：通常温度低到一定程度都会变成有序，失去制冷能力，所以要是在10mK温度还能够实现磁的无序状态就还能够制冷。我们的材料有这个潜力，物理所团队也在积极测量，这么低的温度下测量热力学性质是挺困难的，因为需要磁场，如何在磁场中精确测温？其实也是一个很难解决的课题，物理所团队也在设计各种温度计，想要精确标定温度。我们希望潜力能够达到1mK，那会是一个了不起的进步。
毛玉柱：我听说国际温标0.9mK到1mK，物理所已经实现了吗？
姫忠庆：物理所和北大的探头包括外围都是自己搭的，不算特别难，不过从物理测量和真正实现温标计量差距还是蛮大的。
毛玉柱：我们都是3mK到5mK，温度测量是非常难的，你们有这样一个临时标准，应该用起来。高波，我觉得你来做吧，这是计量部门的事情。
高 波：我们是一起合作，还没有来得及跟您汇报。
姫忠庆：物理所和北大都有相关的技术和经验，需要和计量部门进行合作，就是真正往计量和建立温标的方向走。高老师用的方式也不完全一样，本身氦3温度计有几个特征。
毛玉柱：你们要用他们的恒温经验，他们是5mK，还要往下延伸。我听你的介绍，你们的制冷机已经做到将近8mK？
姫忠庆：应该是100mK，温区大概有400mW。
毛玉柱：烧结那部分费了很大的劲，曾经做了100mW，还是很不错的，你们已经做到100mW，下一步要做400mW是吗？
姫忠庆：最低温度保持在10mK的基础上把制冷量不断提升，因为量子计算的需求就是安装更多的微波层峰，需要更多的制冷量把漏热抵消。我们现在准备自己做的制冷机的温度完全是靠国外的仪器来定，他们怎么定的我们没法校验，国外也有人曾经尝试过，包括我们和法国那边交流，他们也测过发现Bluefors标的比Lakeshore更高，同样的一个平台可能用Bluefors测的温度是10mK以下。
毛玉柱：我对你们做的氦3很感兴趣，希望能够弄下去。高波的报告工作量很大，现在可以说已经做到国际先进水平，这个水平已经到了国际最先进。因为她老是说准确度，什么是准确度？增值是永远做不到的，所谓的增值都是理想化的东西，随着测量技术的不断提高，不确定度会越来越高，换句话说增值的范围会越来越窄。高波的工作重点在哪里？她做的是热力学温度测量，我们搞计量的主要有几个阶段，喻力宏和林鹏以及我本人以前做的是实用温度测量，就是建标准，不叫基准，研制温度计标定以后再用，这个量特别大，可以解决实际问题，但我们用的标准是哪来的？自己要建立国际温标，进口的温度计必须用国际温标提供的固定点进行校准。但是点和点之间的温区我们没法覆盖，因为我们没有浮现国际温标，计量院在低温方面还不如我们。温度计互相比较一下，就成了我国的精准度。
那个时候我一直也想做这项研究，但能力有限，也比较穷，现在高波把这个事情做起来了，很不错。热力学测温是温度计量的基础，因为热力学公式里包含热力学温度，所有的温度都是从中推导出来的，所以用热力学公式计算能量，原理上应该用热力学温度，但现在温度计0.1mK就够了。现在高波的研究不仅解决了国内问题，更重要的是提供给国际计量学温度委员会这样的数据，定义新的温度单位开尔文。高波把这些数据提供给国际，建立新的开尔文温度。整个定义很拗口，要看关键的一句话，新的开尔文作为热力学单位，正好对应玻耳兹曼，我记得是1.68的负23次方，刚好对应那个温度，希望高波可以更加通俗化地跟大家交流。我们是做了热力学测温，把这个数据提供给国际咨询委员会，拿着这个数据计算。低温计量是一项科学，不仅仅是一项技术，所以温度如果一段时间不那么稳定，这个难度很大，包括压力等等因素。确实是很不错的工作，我做了一辈子温度计也没有做到热力学测温。
黄 勇：因为时代的发展，无论是经济还是科技，后面的新人更优秀还是正常的，我们感到欣慰，也是前辈多年打下的很好的基础才让高波有条件做这件事情。
张宝文：我是最大的外行，之前还好好地跟高波老师学过一阵子。我对搞物理的科学家非常敬佩，特别是女同胞。我看到2019年才有国际单位制，2020年你们的装置就完成了。我比较好理解水的温度，您的装置是怎么去量的？核聚变的温度怎么去量？标定我可以理解，具体是怎么用的？我的问题很可笑，别笑话。
高 波：刚才毛老师已经大致跟我们讲了，这是热力学温度测量，就是一套装置，我们提出的是通过测评测温，大概是将近二十项影响因素，最后是连测加算得出的这样一个结果，就是基准的，用来校正标准的，标准再往下才是您说的温度计测量，大概是这样一种关系。回答您之前的问题，不是我们有多牛，2019年到2020年就能得到数据，其实得益于2013年就开始参与测量，知道国际单位制要变革，等于拿到院里一系列重点研发计划，提前干了这件事情。很遗憾，今天不能去廊坊参观，其实建立这个需要十年左右的时间，我们三年左右就建成了，主要也是在那里夜以继日，主要是两个四个半月：第一个四个半月是二十四小时工作制，三班倒，因为十几年一次，确实是抢下来了。第二个四个半月疫情来了，我们被困在那里了，我们把数据处理出来了，确实是工作效率比较高。
黄 勇：现在是全世界都已经在用了吗？
高 波：现在其实是属于过渡阶段，因为变革的时候不想给生产生活带来任何影响，或者减小到最低，现在等于是对过去的温标修修补补，新的热力学数据也都相应地出来了。大家知道低温意味着耗材花大钱，目前欧美发达国家在这方面的投入相对少，反而我们国家投入的比较多，大家也知道这件事情的重要性，目前算是走在了前列。法国计量院、德国研究院，还有意大利、加拿大的研究中心都得出相应的结果，所以未来可能会比较快地让量子计量取代实体计量。
何远光：原来讲的温度是热力学的统一范围，也就是通过运动测温，现在变成量子计量，是不是用量子测温？既然现在用量子测温，必然是1/1000度，误差是怎么评估的？有误差还是没误差？零度以后分子运动都停止了，但这个时候原子还在动来动去，而且可以跃迁，包括能量的输出，这个时候还有没有温度？零度是绝对没有温度，但运动还在进行，只要运动就有能量，只要有能量就有温度。
高 波：有的确确实实是基于量子效应，但有的是基于自然常数，玻耳兹曼常数其实是连接热力学温度和能量的因子，等于是鸡生蛋和蛋生鸡的关系。常数是通过测量温度来定，全世界范围内先把常数确定，然后我们再测量能量和温度之间的关系，大概就是这样，其实温度反倒不是最重要的。为什么有的同行说是实物计量和量子计量，我们更愿意客观地描述基于自然常数的测量，这是一个问题。另一个问题就是您说的误差，我们一直是测量不确定度，主要是两个方面：1/1000就是0.17mK的误差，怎么能够这么自信地说出来？其实是有一个严格的不确定度评估的体系。自评估大概是十八项左右，有的体量能够算出来，有的是大家公认的，有的是测出来的，包括频率都是根据自己的原理，所以这是加权平均的结果。我们需要进行国际比对，比对的参考是什么？就是历年来历史上最好的结果，把那个年代最优的数据进行加权平均，最早的是1927年的48温标、68温标、90温标，这些是非常耗时耗材的，所以现在我们是要和温标比，但是90温标满足不了新的体系下的需求，为什么？可以想象九十年代测的数据，包括2008年的数据，那个数据的质量相对没有那么优质，所以不确定度非常大。要是参考的不确定度那么大，测得再准也是被淹没在其中，我们最终还是要用全部数据形成新的温标，大概就是这样的情况。
黄 勇：新的温标体系已经形成了吗？
高 波：欧盟有新的计量计划，我们也参与其中，包括我们的传感器都获得认可。我们也有获得低温下的资格，但还是把研究做完以后再说。
毛玉柱：高波做的是热力学测温，就是温度测量最后一档，包括天气预报的气温和水温，这是最弱的一档，她做的那个是根，几个主要国家都做热力学测温，然后大家开一个会，形成一个协议性的温标，叫做国际温标，然后各国按照国际温标的规定拿来进行浮现，浮现以后建立自己国家的温度基准。我们现在的是第二档，不是热力学测温，形成国际温标，然后浮现国际温标，建立我们自己的标准，国家承认，世界也承认。前几年说到高雯超导，大家都在说谁的超导材料临界温度高、用的温度低，文档必须写上温度测量用的是中国科学院低温测试的温度计，因为我们的标准是经过国际比对的，跟美国、英国、澳大利亚、荷兰、意大利这些全世界主要的国家进行比对，所以就可以认可这种温度是对的，否则就胡扯一堆，必须要有计量部门才能有法律保证。中国科学院成立了计量院，他们好像不太高兴，但是没办法，大家认可我们，不太清楚他们现在的工作到了哪一步。
王晓东：今天上午真的非常荣幸参加这次学术沙龙，主题非常具有前瞻性，因为热力学温度的测量无论在我们的科学研究还是实际应用中都是非常重要的。今天也学习了高波老师和另外两位专家的报告，他们系统地介绍了低温领域的最新研究进展，包括未来的一些规划，对我来说启发也是很大的。今天通过系统学习专家的报告，我的感悟就是理化所在老一辈科学家的指导下，高波老师的团队经过这几年的努力在低温温标研究方面取得了突破性的进展，建立了24.5K全球第一套的热力学测量装置，测量结果也达到国际领先地位，这一成果不仅标志着我们国家在低温温度基准方面取得了重大突破，同时也对国际全球低温研究起到了积极的推动作用。这一点不仅是理化所的骄傲，同时也是中国科学院乃至我们国家的骄傲，我也是有很深的感悟。
听了几位老师介绍的低温应用，包括制冷机和低温钢，我觉得理化所团队未来也要开展低温应用的探索。低温测量的可靠性、精确性在多个前沿领域都是非常重要的，这里讲到大科学装置、深空探测等等，其实都需要低温测量作为基础。理化所在低温温度基准方面有了很好的基础，如果能够和这些应用单位相契合，了解他们的实际需求，就有可能开发出更有针对性的低温测量装置，不仅可以快速地把我们的基础研究成果转向应用，同时也能够推动低温领域在技术方面进一步发展。
低温研究需要多学科的合作，包括物理学、材料科学、工程技术等等领域，需要这些领域的科学家共同协作和合作，才能把低温测量基准的研究进一步推行。我看到先导计划B是要做更大温度范畴的基准，应该在这种契机下，理化所的团队联合国内外相关领域的科学家一起进行合作，把各个学科的优势发挥出来，形成合力面对这样新的挑战。科学研究是一个不断探索、不断创新的过程，特别希望能够看到未来理化所团队在新的、更宽的温度基准取得重大突破。
刘 武：正常情况下，液氦就是220-350升/小时，现在的主要问题是卖不出去，大概接近70万方，所以就是液氦变成气氦，希望老科协去我们那里调研指导工作。
范桥辉：今天真的学习了很多以前不知道的知识，谈几点感想：三个报告安排的特别好，从基准到测量技术和实际应用，形成了一个整体的链条，也体现出了自主可控和引领发展。我产生了几个比较外行的问题，温标的不断提升，现在有很多低温的产业或者仪器的测试、分析和测量，到底能够承受多大影响？再往上走产生影响的空间有多大？我们物理所和后续的应用也都做得挺好的，我国要抢占科技制高点，未来的引领性、前沿性到底在哪里？能够在国际上产生主导、引领，或者是并行吗？
高 波：现在对行业产生的影响主要是两个层面：以前干不了的事情现在能干了，包括空间探测，以前1/1000的控制精度实现不了，现在能够实现了。要是没有基准的话，就是有和没有的关系。我们基于常数建立基准，本身就是温度计量的制高点。最近我们也在梳理院里的形式，不仅是自己的制高点，也能够支撑其它领域。我们要把低温体系建好的话，对空间探测的影响是非常重要的，和低温协同并行，测得准、控得稳，地面就是大型量子计算，怎么协同把制冷量做好，包括量子的计算能力，能够协助他们抢占制高点。
许 凯：今天非常荣幸能够来到理化所参加这么一个学术沙龙，听了姫老师、高老师和几位科学家的报告，收益良多。我本人是做超导量子计算的，包括低温计量的终端用户，超导量子计算是当前量子计算比较主流的技术路线，对低温的需求是非常关键的，我们用的低温环境就是在10mK，温度的稳定性和制冷量的需求是非常大的。低温和量子计算的确是需要通过合作开展定制化的需求，将来能够帮助突破低温技术，也是量子计算领域目前必须走的集成化发展，将来对低温制冷设备、低温计量都提出了更高的需求，希望理化所、物理所在量子计算专用的低温计量和低温技术研发方面一起努力奋斗，把量子计算做得更好，能够追赶上发达国家的步伐。
黄 勇：你们在商业化方面有什么进展？
许 凯：我们也是刚刚开始用商业化的方式推广这项技术，但是北京不如合肥那边推的快，合肥有不少团队在大力推进，地方政策的支持力度也比较大。
黄 勇：现在商业化和科研是有比较大的差距，因为你们科研的深度还要往另外一个方向去走，所以有专门的团队来做这件事情还是很重要的。我国在低温制冷机方面是依赖于进口，国产的非常少。前一段时间国家也在科研仪器方面有些进展，制冷机技术如果能够突破，打破国外的垄断，会对我们产业有更积极的影响。
朱尚龙：国外的禁运也是给国内团队提供了机遇，原来面对国外头部厂商的压力，仪器很难做。
黄 勇：要是商业化的话肯定需要小型化，结构更加紧凑。
李正伟：我是做高温超导探测技术的，听了高老师、姫老师的报告比较激动，因为之前我们所有制冷技术都来自进口，地面望远镜能够选择的非常有限。望远镜是一种定制的产品，我们非常希望国内有厂家或者兄弟单位能够跟进，共同去搞研发。过去周期特别长，要是国内有需求的话能够进行联合攻关，我们可以做到长期部署。前面几年是有空间望远镜的概念，但我们当时没有找到这些东西。现在地面的应用太少，导致我们满足的地面应用比较有限，希望将来能够找到更好的合作机制，会有更多的用户进行联合攻关，不是等到所有项目成熟再去用，那样的话还需要跟国外竞争，要是错过时机的话竞争就会比较被动。
孟祥敏：高波是从我们这里出来的，最近几年确实出了一些成果，干成一件事情非常不容易。姫老师那边我不太了解，但物理所能够做出来也不那么容易。毛老师说以前我们基础不好，现在我们基础其实也不好，所有的设备没有一台是国产的，为什么？现在我们提倡国产化，但提倡了十三年又做出来了什么？非常非常难，缺的是什么？关键核心部件，检测技术都不是我们的，所以被卡了太多的脖子。现在提倡抢占科技制高点，七十年代的时候到了领先水平，那个时候我们在制高点上面，其实还是要做关键的核心零部件，很多东西都是美国的，我们根本就拿不到，加工设备我们也拿不到，具体怎么做是需要大家思考的。我们做材料的、做制冷的、做检测的都在这里，要是说都能抢占就太难了。
张 亮：今天听了报告，感到非常振奋，我国终于攀上了低温区热力学温度测量的最高峰，以后在这方面还会有很大的发展。老毛老一辈是打下了基础，希望今后能够延续下去。
黄 勇：说到咱们这个领域对国家的影响，只要涉及到温度的都会有影响。所有和时间相关的产业，包括我们的国防都有影响。GPS定位就靠时间，时间定位不够，精准度就不够。我们的船舶、飞机全靠这些东西，包括我们的导弹。实际上这是一项非常基础的工作，影响是全面的，不是局部的，不是一点点。为什么国家对这项工作也很重视，一旦走到国际前沿，国家是非常重视的，因为影响太大了。我们的老师提到能不能和我们的产业直接结合，主要分为几个层面，基准定了以后才有标准，标准定了以后才能检验具体的温度计。低温计量中心也可以往下面拓展，包括开发一些新的温度计。
由于时间关系，大家如果还有什么好的意见和建议，可以再和高老师、姫老师进行探讨，最后有请几位老科协的领导做指示。
何远光：今天参加这次会议，我感到非常高兴，祝贺理化所的沙龙获得圆满成功。我参加理化所的沙龙虽然是外行，但增长了知识、开阔了眼界、丰富了阅历，是一次非常好的学习机会。刚才问了几个特别幼稚的问题，但还是得到了非常好的回答，所以我觉得更进一步增强了对沙龙的理解。让我发言，我想谈几点感想。
沙龙办得好、非常成功，为什么好呢？沙龙的定位是准确的，符合科技前沿沙龙的要求，报告人和两位重点发言的报告都非常精彩，内容详实，观点独特，互为补充，相辅相成，具有创新性、前沿性、独创性，你们为我们展现了面向世界科技前沿攻关的美丽画卷和惊人的业绩，你们取得的成果践行着习主席对我院提出的“四个面向”和院党组提出的攀登科技制高点的责任与担当，所以你们的工作向习主席汇报，也在“焦点访谈”展示，扩大了我们科研的影响力，我为你们的团队感到骄傲，我向你和你们的团队表示致敬。我深深地相信理化所和物理所取得的科研成果在推动科技发展中将发挥重要作用，并在改写我国在量子测量领域中的国际地位发挥引领作用。
会议讨论热烈、交流彼此工作，提出了许多好的建议，也达成了一些共识，达到了院里科学智慧火花的要求。我们通过讨论需要互相碰撞出火花，今天我们基本上还是达到了这个要求。
有众多的院校和单位参加我们的沙龙，塔里木油田、华北电力大学、北京宇航系统特别是北京女科技工作者协会的领导到会并致辞，他们的到来确实为我们的沙龙增光添彩。
院里有物理所、高能所，院内外的单位和所内外的专家让我们的沙龙增光添彩，你们从不同角度的发言丰富了沙龙的内涵，提升了沙龙的水准，对推动科研的工作、理化所的工作、物理所的工作都起到了重要的作用，也符合院里所说的开门办沙龙、老科协办沙龙的要求，我代表老科协表示衷心的感谢。
理化所领导的支持和关心是沙龙成功的重要保证，希望今后所里的领导继续支持老科协的活动。理化所的离退办保障有力、组织到位，会务工作出色，保障了会议工作顺利完成。
总的来讲，今天的会议有五个好：报告好、讨论好、参与度好、领导好、组织好。
加强合作、扩大影响。今天北京女科技工作者协会的领导李静会长参加我们的沙龙，为我们老同志的沙龙活动增光添彩。希望今后要加强合作，把女科技工作者的风采在不同的平台上继续展现，输送更多高波这样的老师为我们科学院做报告，为科学院老科协的平台服务。
老科技工作者其实是有很多平台的：科普论坛平台以前是每个月组织一次，院领导要求我们开展科学家精神的宣传，也有这样的平台，当然还有很多别的平台。希望高波不仅要在理化所做报告，也要到科学院不同的老科协平台做报告，丰富我们的工作，为我们增光添彩。通过你们的到会，为提高全民科学素质，发挥女科技工作者的正能量做出应有的贡献。李静会长是全国妇联的执委，既然有钱，应该给我们理化所一点支持，请高波转达一下，我们可以提供很多平台展现你们的才华和智慧，你们也得给我们经费活下来，活得精彩。不一定跟我联系，我原来是理事长，现在我是当顾问，有新的理事长，希望能够加强合作，也支持理化所。我们搞这样的活动只给1万块钱是非常少的，因为要给报告人报酬，也要给参会人员鼓励，还要解决吃饭问题，你们写的稿子上面还要给补助，1万块钱真的是微不足道。
最后提出几点希望：
今天的会议以后，希望大家按时完成新闻稿，理化所没有问题，我就不细说了。老科协是学术沙龙的优秀单位和先进单位，希望你们保持先进，起到开拓者的作用、引领作用和榜样作用。
感谢三位报告人，感谢所里领导，感谢李静会长，感谢各位学者参加我们的沙龙，也要感谢会议组织者和会务工作者。
陈树堂：刚才何理事长已经总结得很有高度，非常全面，这里主要讲几点体会：
两位讲的既有基础性也有前瞻性，我刚开始像听天书一样，学习到了很多。我们的沙龙确实有特色，今年年初到各个单位进行沙龙总结，我就点了你们理化所，理化所的沙龙确实是有一定的特色，基础研究单位、应用研究单位，包括应用商业化的问题，要把这些东西用起来，反过来准备起来会比较辛苦一点，所以我们的特色确实有深度、有宽度，可以为下一步的研究起到很好的作用。院里要求老科协在抢占科技制高点方面发挥一点作用，就是发挥老科学家的作用，希望理化所注意这方面。
我原来是半导体所的，全世界的目光都聚焦在这个地方，低温设备相当一部分也是靠进口，所有的东西都由中国人来做不现实，我们受到了美国为首的西方国家的制约。除了前瞻性的研究之外，跟我们支撑的器件研究需要紧密结合。刚才物理所的同志也有介绍，确实可以感觉到整个科研和商业化领域还是任重而道远。
黄 勇：最后表示三个感谢：感谢三位科学家的三个非常精彩的报告，感谢各位专家的参与和支持，感谢我们的领导给予的认同和提出的希望。
【总结与建议】
黄 勇：下面开始自由讨论和相互交流，大家对三个报告有没有什么问题、观点和想法都可以提出和探讨。
刘华军：因为我本身就是理化所的，每年也是经常回来，特别是曾经在低温计量实习，所以每次回来基本上都会去看一看。今天高波老师的报告非常精彩，也是把我们计量技术推到了一个新的高点。非常荣幸，也非常感谢能够回来参加这次会议。
吴令安：虽然我是物理所的，但是对低温技术一窍不通。超导单光子探测器我本来是希望物理所能做，但错过了这个机会。因为我是在英国牛津长大的，高考以后学校还没有放假，还有两个礼拜，我去老朋友的实验室实习了两个礼拜，见到了牛津的低温专家，就在牛津大学的实验室，所以我就去了。那个时候感觉比较枯燥，就是帮助处理数据，好像计算器还是庞然大物，快要走的时候还做了实验。那个时候是用水银和玻璃抽取真空，开错了阀门，把水全冲进去了，导致实验做不了，很可惜，要是看到那个实验，我可能也会选择低温技术。我从来没有想过分子标定，觉得很新鲜，但也很惭愧，这是我第一次听说，不知道发展前景如何？
姫忠庆：所谓的材料不是传统的分磁盐，利用的核心材料有一些优势。以后以前的顺磁盐是水合物，无论是制备还是封装都比较困难，所以我们物理所开展的这项工作可能制备更简单，能够实现更低的温度。本质上从制冷的角度来说就是一种系统制冷，优势还是一样的，缺点也是一样的，上天的话可能在卫星上比较方便，地面上量子计算相关，冷量、不太能够连续制冷都是缺点，更重要的是材料上的进步。
吴令安：理论上可以达到的最低温度是多少？
姫忠庆：通常温度低到一定程度都会变成有序，失去制冷能力，所以要是在10mK温度还能够实现磁的无序状态就还能够制冷。我们的材料有这个潜力，物理所团队也在积极测量，这么低的温度下测量热力学性质是挺困难的，因为需要磁场，如何在磁场中精确测温？其实也是一个很难解决的课题，物理所团队也在设计各种温度计，想要精确标定温度。我们希望潜力能够达到1mK，那会是一个了不起的进步。
毛玉柱：我听说国际温标0.9mK到1mK，物理所已经实现了吗？
姫忠庆：物理所和北大的探头包括外围都是自己搭的，不算特别难，不过从物理测量和真正实现温标计量差距还是蛮大的。
毛玉柱：我们都是3mK到5mK，温度测量是非常难的，你们有这样一个临时标准，应该用起来。高波，我觉得你来做吧，这是计量部门的事情。
高 波：我们是一起合作，还没有来得及跟您汇报。
姫忠庆：物理所和北大都有相关的技术和经验，需要和计量部门进行合作，就是真正往计量和建立温标的方向走。高老师用的方式也不完全一样，本身氦3温度计有几个特征。
毛玉柱：你们要用他们的恒温经验，他们是5mK，还要往下延伸。我听你的介绍，你们的制冷机已经做到将近8mK？
姫忠庆：应该是100mK，温区大概有400mW。
毛玉柱：烧结那部分费了很大的劲，曾经做了100mW，还是很不错的，你们已经做到100mW，下一步要做400mW是吗？
姫忠庆：最低温度保持在10mK的基础上把制冷量不断提升，因为量子计算的需求就是安装更多的微波层峰，需要更多的制冷量把漏热抵消。我们现在准备自己做的制冷机的温度完全是靠国外的仪器来定，他们怎么定的我们没法校验，国外也有人曾经尝试过，包括我们和法国那边交流，他们也测过发现Bluefors标的比Lakeshore更高，同样的一个平台可能用Bluefors测的温度是10mK以下。
毛玉柱：我对你们做的氦3很感兴趣，希望能够弄下去。高波的报告工作量很大，现在可以说已经做到国际先进水平，这个水平已经到了国际最先进。因为她老是说准确度，什么是准确度？增值是永远做不到的，所谓的增值都是理想化的东西，随着测量技术的不断提高，不确定度会越来越高，换句话说增值的范围会越来越窄。高波的工作重点在哪里？她做的是热力学温度测量，我们搞计量的主要有几个阶段，喻力宏和林鹏以及我本人以前做的是实用温度测量，就是建标准，不叫基准，研制温度计标定以后再用，这个量特别大，可以解决实际问题，但我们用的标准是哪来的？自己要建立国际温标，进口的温度计必须用国际温标提供的固定点进行校准。但是点和点之间的温区我们没法覆盖，因为我们没有浮现国际温标，计量院在低温方面还不如我们。温度计互相比较一下，就成了我国的精准度。
那个时候我一直也想做这项研究，但能力有限，也比较穷，现在高波把这个事情做起来了，很不错。热力学测温是温度计量的基础，因为热力学公式里包含热力学温度，所有的温度都是从中推导出来的，所以用热力学公式计算能量，原理上应该用热力学温度，但现在温度计0.1mK就够了。现在高波的研究不仅解决了国内问题，更重要的是提供给国际计量学温度委员会这样的数据，定义新的温度单位开尔文。高波把这些数据提供给国际，建立新的开尔文温度。整个定义很拗口，要看关键的一句话，新的开尔文作为热力学单位，正好对应玻耳兹曼，我记得是1.68的负23次方，刚好对应那个温度，希望高波可以更加通俗化地跟大家交流。我们是做了热力学测温，把这个数据提供给国际咨询委员会，拿着这个数据计算。低温计量是一项科学，不仅仅是一项技术，所以温度如果一段时间不那么稳定，这个难度很大，包括压力等等因素。确实是很不错的工作，我做了一辈子温度计也没有做到热力学测温。
黄 勇：因为时代的发展，无论是经济还是科技，后面的新人更优秀还是正常的，我们感到欣慰，也是前辈多年打下的很好的基础才让高波有条件做这件事情。
张宝文：我是最大的外行，之前还好好地跟高波老师学过一阵子。我对搞物理的科学家非常敬佩，特别是女同胞。我看到2019年才有国际单位制，2020年你们的装置就完成了。我比较好理解水的温度，您的装置是怎么去量的？核聚变的温度怎么去量？标定我可以理解，具体是怎么用的？我的问题很可笑，别笑话。
高 波：刚才毛老师已经大致跟我们讲了，这是热力学温度测量，就是一套装置，我们提出的是通过测评测温，大概是将近二十项影响因素，最后是连测加算得出的这样一个结果，就是基准的，用来校正标准的，标准再往下才是您说的温度计测量，大概是这样一种关系。回答您之前的问题，不是我们有多牛，2019年到2020年就能得到数据，其实得益于2013年就开始参与测量，知道国际单位制要变革，等于拿到院里一系列重点研发计划，提前干了这件事情。很遗憾，今天不能去廊坊参观，其实建立这个需要十年左右的时间，我们三年左右就建成了，主要也是在那里夜以继日，主要是两个四个半月：第一个四个半月是二十四小时工作制，三班倒，因为十几年一次，确实是抢下来了。第二个四个半月疫情来了，我们被困在那里了，我们把数据处理出来了，确实是工作效率比较高。
黄 勇：现在是全世界都已经在用了吗？
高 波：现在其实是属于过渡阶段，因为变革的时候不想给生产生活带来任何影响，或者减小到最低，现在等于是对过去的温标修修补补，新的热力学数据也都相应地出来了。大家知道低温意味着耗材花大钱，目前欧美发达国家在这方面的投入相对少，反而我们国家投入的比较多，大家也知道这件事情的重要性，目前算是走在了前列。法国计量院、德国研究院，还有意大利、加拿大的研究中心都得出相应的结果，所以未来可能会比较快地让量子计量取代实体计量。
何远光：原来讲的温度是热力学的统一范围，也就是通过运动测温，现在变成量子计量，是不是用量子测温？既然现在用量子测温，必然是1/1000度，误差是怎么评估的？有误差还是没误差？零度以后分子运动都停止了，但这个时候原子还在动来动去，而且可以跃迁，包括能量的输出，这个时候还有没有温度？零度是绝对没有温度，但运动还在进行，只要运动就有能量，只要有能量就有温度。
高 波：有的确确实实是基于量子效应，但有的是基于自然常数，玻耳兹曼常数其实是连接热力学温度和能量的因子，等于是鸡生蛋和蛋生鸡的关系。常数是通过测量温度来定，全世界范围内先把常数确定，然后我们再测量能量和温度之间的关系，大概就是这样，其实温度反倒不是最重要的。为什么有的同行说是实物计量和量子计量，我们更愿意客观地描述基于自然常数的测量，这是一个问题。另一个问题就是您说的误差，我们一直是测量不确定度，主要是两个方面：1/1000就是0.17mK的误差，怎么能够这么自信地说出来？其实是有一个严格的不确定度评估的体系。自评估大概是十八项左右，有的体量能够算出来，有的是大家公认的，有的是测出来的，包括频率都是根据自己的原理，所以这是加权平均的结果。我们需要进行国际比对，比对的参考是什么？就是历年来历史上最好的结果，把那个年代最优的数据进行加权平均，最早的是1927年的48温标、68温标、90温标，这些是非常耗时耗材的，所以现在我们是要和温标比，但是90温标满足不了新的体系下的需求，为什么？可以想象九十年代测的数据，包括2008年的数据，那个数据的质量相对没有那么优质，所以不确定度非常大。要是参考的不确定度那么大，测得再准也是被淹没在其中，我们最终还是要用全部数据形成新的温标，大概就是这样的情况。
黄 勇：新的温标体系已经形成了吗？
高 波：欧盟有新的计量计划，我们也参与其中，包括我们的传感器都获得认可。我们也有获得低温下的资格，但还是把研究做完以后再说。
毛玉柱：高波做的是热力学测温，就是温度测量最后一档，包括天气预报的气温和水温，这是最弱的一档，她做的那个是根，几个主要国家都做热力学测温，然后大家开一个会，形成一个协议性的温标，叫做国际温标，然后各国按照国际温标的规定拿来进行浮现，浮现以后建立自己国家的温度基准。我们现在的是第二档，不是热力学测温，形成国际温标，然后浮现国际温标，建立我们自己的标准，国家承认，世界也承认。前几年说到高雯超导，大家都在说谁的超导材料临界温度高、用的温度低，文档必须写上温度测量用的是中国科学院低温测试的温度计，因为我们的标准是经过国际比对的，跟美国、英国、澳大利亚、荷兰、意大利这些全世界主要的国家进行比对，所以就可以认可这种温度是对的，否则就胡扯一堆，必须要有计量部门才能有法律保证。中国科学院成立了计量院，他们好像不太高兴，但是没办法，大家认可我们，不太清楚他们现在的工作到了哪一步。
王晓东：今天上午真的非常荣幸参加这次学术沙龙，主题非常具有前瞻性，因为热力学温度的测量无论在我们的科学研究还是实际应用中都是非常重要的。今天也学习了高波老师和另外两位专家的报告，他们系统地介绍了低温领域的最新研究进展，包括未来的一些规划，对我来说启发也是很大的。今天通过系统学习专家的报告，我的感悟就是理化所在老一辈科学家的指导下，高波老师的团队经过这几年的努力在低温温标研究方面取得了突破性的进展，建立了24.5K全球第一套的热力学测量装置，测量结果也达到国际领先地位，这一成果不仅标志着我们国家在低温温度基准方面取得了重大突破，同时也对国际全球低温研究起到了积极的推动作用。这一点不仅是理化所的骄傲，同时也是中国科学院乃至我们国家的骄傲，我也是有很深的感悟。
听了几位老师介绍的低温应用，包括制冷机和低温钢，我觉得理化所团队未来也要开展低温应用的探索。低温测量的可靠性、精确性在多个前沿领域都是非常重要的，这里讲到大科学装置、深空探测等等，其实都需要低温测量作为基础。理化所在低温温度基准方面有了很好的基础，如果能够和这些应用单位相契合，了解他们的实际需求，就有可能开发出更有针对性的低温测量装置，不仅可以快速地把我们的基础研究成果转向应用，同时也能够推动低温领域在技术方面进一步发展。
低温研究需要多学科的合作，包括物理学、材料科学、工程技术等等领域，需要这些领域的科学家共同协作和合作，才能把低温测量基准的研究进一步推行。我看到先导计划B是要做更大温度范畴的基准，应该在这种契机下，理化所的团队联合国内外相关领域的科学家一起进行合作，把各个学科的优势发挥出来，形成合力面对这样新的挑战。科学研究是一个不断探索、不断创新的过程，特别希望能够看到未来理化所团队在新的、更宽的温度基准取得重大突破。
刘 武：正常情况下，液氦就是220-350升/小时，现在的主要问题是卖不出去，大概接近70万方，所以就是液氦变成气氦，希望老科协去我们那里调研指导工作。
范桥辉：今天真的学习了很多以前不知道的知识，谈几点感想：三个报告安排的特别好，从基准到测量技术和实际应用，形成了一个整体的链条，也体现出了自主可控和引领发展。我产生了几个比较外行的问题，温标的不断提升，现在有很多低温的产业或者仪器的测试、分析和测量，到底能够承受多大影响？再往上走产生影响的空间有多大？我们物理所和后续的应用也都做得挺好的，我国要抢占科技制高点，未来的引领性、前沿性到底在哪里？能够在国际上产生主导、引领，或者是并行吗？
高 波：现在对行业产生的影响主要是两个层面：以前干不了的事情现在能干了，包括空间探测，以前1/1000的控制精度实现不了，现在能够实现了。要是没有基准的话，就是有和没有的关系。我们基于常数建立基准，本身就是温度计量的制高点。最近我们也在梳理院里的形式，不仅是自己的制高点，也能够支撑其它领域。我们要把低温体系建好的话，对空间探测的影响是非常重要的，和低温协同并行，测得准、控得稳，地面就是大型量子计算，怎么协同把制冷量做好，包括量子的计算能力，能够协助他们抢占制高点。
许 凯：今天非常荣幸能够来到理化所参加这么一个学术沙龙，听了姫老师、高老师和几位科学家的报告，收益良多。我本人是做超导量子计算的，包括低温计量的终端用户，超导量子计算是当前量子计算比较主流的技术路线，对低温的需求是非常关键的，我们用的低温环境就是在10mK，温度的稳定性和制冷量的需求是非常大的。低温和量子计算的确是需要通过合作开展定制化的需求，将来能够帮助突破低温技术，也是量子计算领域目前必须走的集成化发展，将来对低温制冷设备、低温计量都提出了更高的需求，希望理化所、物理所在量子计算专用的低温计量和低温技术研发方面一起努力奋斗，把量子计算做得更好，能够追赶上发达国家的步伐。
黄 勇：你们在商业化方面有什么进展？
许 凯：我们也是刚刚开始用商业化的方式推广这项技术，但是北京不如合肥那边推的快，合肥有不少团队在大力推进，地方政策的支持力度也比较大。
黄 勇：现在商业化和科研是有比较大的差距，因为你们科研的深度还要往另外一个方向去走，所以有专门的团队来做这件事情还是很重要的。我国在低温制冷机方面是依赖于进口，国产的非常少。前一段时间国家也在科研仪器方面有些进展，制冷机技术如果能够突破，打破国外的垄断，会对我们产业有更积极的影响。
朱尚龙：国外的禁运也是给国内团队提供了机遇，原来面对国外头部厂商的压力，仪器很难做。
黄 勇：要是商业化的话肯定需要小型化，结构更加紧凑。
李正伟：我是做高温超导探测技术的，听了高老师、姫老师的报告比较激动，因为之前我们所有制冷技术都来自进口，地面望远镜能够选择的非常有限。望远镜是一种定制的产品，我们非常希望国内有厂家或者兄弟单位能够跟进，共同去搞研发。过去周期特别长，要是国内有需求的话能够进行联合攻关，我们可以做到长期部署。前面几年是有空间望远镜的概念，但我们当时没有找到这些东西。现在地面的应用太少，导致我们满足的地面应用比较有限，希望将来能够找到更好的合作机制，会有更多的用户进行联合攻关，不是等到所有项目成熟再去用，那样的话还需要跟国外竞争，要是错过时机的话竞争就会比较被动。
孟祥敏：高波是从我们这里出来的，最近几年确实出了一些成果，干成一件事情非常不容易。姫老师那边我不太了解，但物理所能够做出来也不那么容易。毛老师说以前我们基础不好，现在我们基础其实也不好，所有的设备没有一台是国产的，为什么？现在我们提倡国产化，但提倡了十三年又做出来了什么？非常非常难，缺的是什么？关键核心部件，检测技术都不是我们的，所以被卡了太多的脖子。现在提倡抢占科技制高点，七十年代的时候到了领先水平，那个时候我们在制高点上面，其实还是要做关键的核心零部件，很多东西都是美国的，我们根本就拿不到，加工设备我们也拿不到，具体怎么做是需要大家思考的。我们做材料的、做制冷的、做检测的都在这里，要是说都能抢占就太难了。
张 亮：今天听了报告，感到非常振奋，我国终于攀上了低温区热力学温度测量的最高峰，以后在这方面还会有很大的发展。老毛老一辈是打下了基础，希望今后能够延续下去。
黄 勇：说到咱们这个领域对国家的影响，只要涉及到温度的都会有影响。所有和时间相关的产业，包括我们的国防都有影响。GPS定位就靠时间，时间定位不够，精准度就不够。我们的船舶、飞机全靠这些东西，包括我们的导弹。实际上这是一项非常基础的工作，影响是全面的，不是局部的，不是一点点。为什么国家对这项工作也很重视，一旦走到国际前沿，国家是非常重视的，因为影响太大了。我们的老师提到能不能和我们的产业直接结合，主要分为几个层面，基准定了以后才有标准，标准定了以后才能检验具体的温度计。低温计量中心也可以往下面拓展，包括开发一些新的温度计。
由于时间关系，大家如果还有什么好的意见和建议，可以再和高老师、姫老师进行探讨，最后有请几位老科协的领导做指示。
何远光：今天参加这次会议，我感到非常高兴，祝贺理化所的沙龙获得圆满成功。我参加理化所的沙龙虽然是外行，但增长了知识、开阔了眼界、丰富了阅历，是一次非常好的学习机会。刚才问了几个特别幼稚的问题，但还是得到了非常好的回答，所以我觉得更进一步增强了对沙龙的理解。让我发言，我想谈几点感想。
沙龙办得好、非常成功，为什么好呢？沙龙的定位是准确的，符合科技前沿沙龙的要求，报告人和两位重点发言的报告都非常精彩，内容详实，观点独特，互为补充，相辅相成，具有创新性、前沿性、独创性，你们为我们展现了面向世界科技前沿攻关的美丽画卷和惊人的业绩，你们取得的成果践行着习主席对我院提出的“四个面向”和院党组提出的攀登科技制高点的责任与担当，所以你们的工作向习主席汇报，也在“焦点访谈”展示，扩大了我们科研的影响力，我为你们的团队感到骄傲，我向你和你们的团队表示致敬。我深深地相信理化所和物理所取得的科研成果在推动科技发展中将发挥重要作用，并在改写我国在量子测量领域中的国际地位发挥引领作用。
会议讨论热烈、交流彼此工作，提出了许多好的建议，也达成了一些共识，达到了院里科学智慧火花的要求。我们通过讨论需要互相碰撞出火花，今天我们基本上还是达到了这个要求。
有众多的院校和单位参加我们的沙龙，塔里木油田、华北电力大学、北京宇航系统特别是北京女科技工作者协会的领导到会并致辞，他们的到来确实为我们的沙龙增光添彩。
院里有物理所、高能所，院内外的单位和所内外的专家让我们的沙龙增光添彩，你们从不同角度的发言丰富了沙龙的内涵，提升了沙龙的水准，对推动科研的工作、理化所的工作、物理所的工作都起到了重要的作用，也符合院里所说的开门办沙龙、老科协办沙龙的要求，我代表老科协表示衷心的感谢。
理化所领导的支持和关心是沙龙成功的重要保证，希望今后所里的领导继续支持老科协的活动。理化所的离退办保障有力、组织到位，会务工作出色，保障了会议工作顺利完成。
总的来讲，今天的会议有五个好：报告好、讨论好、参与度好、领导好、组织好。
加强合作、扩大影响。今天北京女科技工作者协会的领导李静会长参加我们的沙龙，为我们老同志的沙龙活动增光添彩。希望今后要加强合作，把女科技工作者的风采在不同的平台上继续展现，输送更多高波这样的老师为我们科学院做报告，为科学院老科协的平台服务。
老科技工作者其实是有很多平台的：科普论坛平台以前是每个月组织一次，院领导要求我们开展科学家精神的宣传，也有这样的平台，当然还有很多别的平台。希望高波不仅要在理化所做报告，也要到科学院不同的老科协平台做报告，丰富我们的工作，为我们增光添彩。通过你们的到会，为提高全民科学素质，发挥女科技工作者的正能量做出应有的贡献。李静会长是全国妇联的执委，既然有钱，应该给我们理化所一点支持，请高波转达一下，我们可以提供很多平台展现你们的才华和智慧，你们也得给我们经费活下来，活得精彩。不一定跟我联系，我原来是理事长，现在我是当顾问，有新的理事长，希望能够加强合作，也支持理化所。我们搞这样的活动只给1万块钱是非常少的，因为要给报告人报酬，也要给参会人员鼓励，还要解决吃饭问题，你们写的稿子上面还要给补助，1万块钱真的是微不足道。
最后提出几点希望：
今天的会议以后，希望大家按时完成新闻稿，理化所没有问题，我就不细说了。老科协是学术沙龙的优秀单位和先进单位，希望你们保持先进，起到开拓者的作用、引领作用和榜样作用。
感谢三位报告人，感谢所里领导，感谢李静会长，感谢各位学者参加我们的沙龙，也要感谢会议组织者和会务工作者。
陈树堂：刚才何理事长已经总结得很有高度，非常全面，这里主要讲几点体会：
两位讲的既有基础性也有前瞻性，我刚开始像听天书一样，学习到了很多。我们的沙龙确实有特色，今年年初到各个单位进行沙龙总结，我就点了你们理化所，理化所的沙龙确实是有一定的特色，基础研究单位、应用研究单位，包括应用商业化的问题，要把这些东西用起来，反过来准备起来会比较辛苦一点，所以我们的特色确实有深度、有宽度，可以为下一步的研究起到很好的作用。院里要求老科协在抢占科技制高点方面发挥一点作用，就是发挥老科学家的作用，希望理化所注意这方面。
我原来是半导体所的，全世界的目光都聚焦在这个地方，低温设备相当一部分也是靠进口，所有的东西都由中国人来做不现实，我们受到了美国为首的西方国家的制约。除了前瞻性的研究之外，跟我们支撑的器件研究需要紧密结合。刚才物理所的同志也有介绍，确实可以感觉到整个科研和商业化领域还是任重而道远。
黄 勇：最后表示三个感谢：感谢三位科学家的三个非常精彩的报告，感谢各位专家的参与和支持，感谢我们的领导给予的认同和提出的希望。
