溫度是最基本的物理量之一，越低的溫度越便于發現和觀察細致豐富的量子力學現象。在低溫物理的發展過程中，超導、超流、整數量子霍爾效應和分數量子霍爾效應等重要現象都是在低溫環境下被意外發現的，并且許多有關量子力學的實驗問題只能在低溫條件下進行研究。制冷機，就是實現低溫環境、開展量子物態研究的關鍵儀器設備。

從100多年前基于液體4He（氦的主要同位素）蒸發的制冷機開始，人們逐步在實驗室中突破了大自然直接提供的溫度下限——2.7K宇宙背景輻射。更低溫度的制冷機逐漸在液體4He制冷機的基礎上被研發出來，它們由液體4He提供前級制冷和前級低溫環境保護。例如，稀釋制冷機原本就是基于液體4He制冷機搭建的，它需要4K左右的低溫環境保護，能實現約10mK的溫度，現在是量子計算研究中常用的工具。核絕熱去磁技術是目前能實現最低環境溫度的制冷手段，它通常由稀釋制冷機提供前級制冷，能夠實現比稀釋制冷機更低的溫度。

隨著低溫技術的發展，取代液體4He的干式制冷技術逐漸成熟，制冷無液氦消耗化成為儀器研發的主流趨勢。液氦作為一種戰略資源，在國際上供應緊張。常規制冷機消耗液氦，就像交通工具消耗燃油，無液氦消耗的制冷技術，就是讓制冷機只靠充電就能運轉，而不再依靠稀缺的“燃油”——液氦。核絕熱去磁制冷機是最后一個需要實現無液氦消耗化的制冷技術，這個技術的實現，將讓量子力學的低溫研究不再依賴于液氦的供應。