国之重器 | 怀柔科学城综合极端条件实验装置，提升物质科学研究实力

随着越来越多的科研装置运行起来，怀柔科学城正一步步向着世界级原始创新策源地的目标迈进。记者3月1日从中国科学院物理研究所怀柔园区获悉，作为落户怀柔科学城五个大科学装置之一的综合极端条件实验装置，近日已有5个实验站面向国内外用户开放预约使用，截至目前已收到来自国内外团队的50余份申请。

2017年9月28日，由中国科学院物理研究所等承担的综合极端条件实验装置在北京市怀柔科学城正式启动建设，这是怀柔科学城第一个开工的国家重大科技基础设施。

综合极端条件实验装置工程是由国家发改委审批，中国科学院、教育部共同申请的国家重大科技基础设施项目，得到了北京市和怀柔区的鼎力支持。该工程拟通过5年左右时间，建成国际上首个集极低温、超高压、强磁场和超快光场等极端条件为一体的用户装置，极大提升我国在物质科学及相关领域的基础研究与应用基础研究综合实力。

我们知道，任何物质都是在一定的物理条件下形成的，通过使物理实验条件到达极端状态，可以形成许多在常规物理条件下不能得到的新物质和新物态，发现科学新现象，从而大大拓展我们认识自然、改造自然、造福人类的能力。

近年来，利用极端实验条件取得创新突破已成为科学研究发展的一种重要范式，取得了许多具有深远影响的科学突破，其中不少工作获得了诺贝尔奖，也有大量创新性的研究成果得到重要的实际应用。许多著名的研究机构，如美国佛罗里达强磁场实验室、劳伦斯利弗莫尔和洛斯阿拉莫斯国家实验室、德国马普量子光学研究所及核物理研究所、法国格勒诺布尔的尼尔研究所和欧洲强磁场中心、日本东京大学固体所极端条件实验室等都拥有先进的极端条件实验设施。可以说，极端条件实验手段的整体水平直接影响着一个国家在相关基础研究领域，乃至与国民经济、国防工业息息相关的核心领域竞争力。

综合极端条件实验装置构成。中科院物理所公号

综合极端条件实验装置由极端实验条件产生系统、极端条件下的样品表征和测量系统，以及能满足上述各系统研制、升级、维护与运行的支撑系统等部分组成。建成后，该装置将成为开展物质科学及相关领域研究的重要实验基地，成为具有国际领先水平和重要国际影响力的科学与技术研究中心。

中科院物理所怀柔园区全景图。怀柔科学城管委会供图

作为2017年首个在怀柔科学城布局建设的大科学装置，综合极端装置在建设和运行上一直领跑，率先于2020年年底试运行。这一大科学装置有何厉害之处？中国科学院院士、中科院物理研究所研究员于渌在科普这一装置时表示：“所谓极端条件，实际上指的是在实验室中人为创造出来的特别低的温度、特别强的磁场、特别高的压力等等。通过创造极端条件，可以发现和揭示许多在通常条件下观察不到的奇异物质特性，探索新规律，开辟新应用，有力地推动科学技术的进步。”

首批开放的工艺支撑平台。中科院物理所怀柔园区供图

项目建成后将提供若干世界上最先进的极端条件下的材料制备、物性表征、量子调控和超快动力学研究手段，满足综合极端实验条件下开展多学科、多领域物质科学研究的需求，进一步拓展物质科学研究空间，大幅提高基础和应用基础科学研究创新能力，极大带动应用研究和前沿技术的发展，促进学科交叉和相关领域的发展，有利于未来人才培养、积极推动资源共享、促进区域经济发展。

同时，项目将成为国家开展综合极端条件下物质科学与技术研究及相关领域研究的重要实验基地，建成后将向国内外用户全面开放。项目将建立“开放、共享、流动、合作”的运行管理机制，并通过设立流动岗位和开放基金、聘任兼职人员等开放管理模式，广泛吸引国内外顶尖人才和杰出团队开展研究，最大限度发挥项目的技术条件优势，力争在新型高温超导体的发现、非常规超导机理的突破、量子计算核心技术突破、物性的超快调控等研究方向取得国际一流研究成果。对于提升我国科技基础装置水平、提升我国相关基础科学和高技术领域的原始创新能力，在引领国家科技进步和促进经济社会发展等方面都具备着重大的科技、经济和社会效益。

此前，物理所的研究团队已“近水楼台”，抢先进入装置开始了调试和实验。而随着装置部分完成验收，近期，首批实验站得以面向国内外团队开放预约。据悉，此次开放预约的包括极低温固态量子计算（强磁场）实验站、极低温固态量子计算（极弱场）实验站、低温原位扫描隧道-角分辨光电子谱测量实验站、微纳加工平台、工艺支撑平台。

其中，极低温固态量子计算（强磁场）实验站基于稀释制冷机上搭建的微波和低频测量线路，配以室温下的电学测控仪表，实现对极低温下量子态的测控，用于目前国际上多个主流方向的固态量子计算实验研究。微纳加工平台主要满足用户及各系统测试所需的微纳结构与器件的制备需求，可进行各种材料的曝光、刻蚀、沉积等工艺过程等。

开放预约的实验设备。中科院物理所怀柔园区供图

除了综合极端条件实验装置，怀柔科学城的其他大科学装置也在加速推进。其中，地球系统数值模拟装置已于2021年6月23日落成启用；2021年10月底，高能同步辐射光源建安工程完成总工程量的80%；2022年，高能同步辐射光源、多模态跨尺度生物医学成像等科学设施将竣工；目前，子午工程二期正处于项目全面建设实施阶段，工程预计于2023年底竣工验收。

综编：中科院物理所、中科院科技创新发展中心、北京日报客户端