现实版“给MOSS降温”！@U35刘少帅想让芯片用上超级冰箱

他们用科研“整活”，也能改写未来！

近日，第五届“上海科技青年35人引领计划”（u35）揭晓35位入选者和15位提名奖得主。在ai、生物医药、量子信息、低碳能源等前沿交叉领域，他们敢想、敢做、敢于挑战。

上海科技将推出u35系列专题，走近这些“90后”科技人才。听他们讲讲科研里的b面人生，看他们如何定义下一轮创新潮汐的起点。

2025年u35

当代科技青年图鉴

他们的研究有何价值？

35岁对他们来说意味着什么？

科研带给他们的变化是什么？

让我们走进本期u35

本期嘉宾

@刘少帅（中国科学院上海技术物理研究所）

专注“低温科技”研究及应用，针对航天、量子等前沿技术的深低温极限环境需求，开展20k（约零下250℃）以下温区的小型化低温制冷技术研究，解决深低温交直流热力/传热过程的熵产及主动能量调控难题，实现多级回热式制冷机、氦节流制冷机和1k以下极低温制冷机的能效提升。以第一/(共)通讯作者发表sci.ei论文40余篇，授权发明专利20项（美国2项，第一发明人）。

ta的科学理想：

追求多边界下极限低温，量身研制“低温心脏”。

面向国家重大需求

科研关键词：

低温科技、制冷技术、多边界交叉融合

在航天领域，需要一种“极致的冷”。当风云气象卫星在万米高空凝望地球，其敏锐的“红外眼睛”必须在接近零下200摄氏度甚至更低的极寒环境中才能看清云起云涌。实现这一奇迹的幕后推手之一，正是深低温高能效制冷关键技术。

作为第五届“上海科技青年35人引领计划”的获奖者，中国科学院上海技术物理研究所研究员刘少帅专注的领域听起来有些“高冷”：深低温高能效制冷技术。他主导的项目，针对的是航天、量子等尖端领域的极限需求。从让卫星芯片在太空稳定工作的20k（约-253℃）温区，到正在攻克的接近绝对零度的“极低温”挑战，刘少帅和他的团队通过主动能量调控等关键技术，将原本属于实验室的科幻场景搬向星辰大海。

目前，出自该团队的77台低温制冷机已在轨稳定运行，它们像是一台台“极致轻便、极致省电”的超级冰箱，守护着国家重器的运行。

在35岁这个人生的重要转折点，刘少帅正带着这份“冷”技术与“热”情怀，在上海这座充满创新活力的城市里，探索温区的下一个0.01℃。

快问快答

@上海科技

提到“低温科技”，大家第一反应可能是冰箱、空调，您的研究听起来距离日常生活很遥远，您会如何向普通大众形容您的工作？

@刘少帅

大家觉得冰箱零下20度已经很冷了，但在航天领域，我们要把卫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，我就是在给卫星里的“红外眼睛”做一台“超级冰箱”。但这台冰箱和家里的完全不同，它必须做到极致轻巧、极致省电。因为在天上的资源非常宝贵，每一瓦电、每一克重量都要精打细算。我们把这只精密的“眼睛”放进这个冰箱里“冻着”，它才能摒除杂讯，看清地面微弱的信号。

@上海科技

这种“超级冰箱”目前在实际生活中已经有哪些我们能感知到的应用了？

@刘少帅

最直接的就是大家每天看的天气预报。我们风云系列气象卫星之所以能精准观测大气环境，靠的就是红外探测技术。要让红外信号精确，探测器就必须工作在极低温环境下。目前，我们团队研制的低温制冷技术，已经有77台在天上稳定运行着。可以说，每当你打开手机查看精准的气象云图时，背后都有这种低温技术的默默支撑。

@上海科技

在追求极低温的过程中，最让您感到“头大”的挑战是什么？

@刘少帅

我们的研究是“应用导向”，难点在于多边界的极限平衡。比如在卫星里，低温制冷机的内耗极大，可能你输入100度电，只有10度电转换成了制冷量，剩下的都变成了废热。如何提高效率？我们提出了一种主动调控方法，让能量从常温向低温传递时损耗降到最低。

另外，温区每下降一度，难度都是指数级增长的。在实验室里，我们经常遇到温度降到某个点就“不降了”的情况。我们要从液氮（-200℃）做到液氢（-250℃），再到液氦（-269℃），甚至现在为量子科技做接近绝对零度的极低温。这种每0.01度的突破，都是对热力学极限的挑战。

@上海科技

在您研究的这个领域，有什么听起来很“科幻”但正在变成现实的技术？

@刘少帅

像《流浪地球》里的量子计算机550w（moss）。电影里的桥段其实有很强的科学背景。量子计算机的大部分体积其实都是低温制冷系统，为了给量子芯片提供一个接近绝对零度的环境。

目前在我的实验室里，我们已经可以实现10mk（比绝对零度高0.01度）左右的温度。我们现在的目标就是通过技术突破，让这些庞然大物慢慢变小、变高效，让科幻逐渐变成现实的应用。

@上海科技

您如何看待上海的科创氛围对您研究的支撑？

@刘少帅

上海这个城市的科创氛围很“热”，有着政府政策、人文关怀和跨界交流的温度。不管是做基础研究、技术突破还是后续的航天产业化应用，产业链和生态圈都非常成熟。这样的环境，让我们这种做“高冷”研究的人，也能感受到创新的热力。

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作者：许织

拍摄：张继东 后期：lc

上观号作者：上海科技