我国完全掌握量子计算用极低温稀释制冷机关键核心技术 迈向量子计算自主可控的关键一步

量子计算被认为是后摩尔时代最具潜力的计算范式之一，其强大的并行处理能力有望在密码学、材料模拟、人工智能、药物研发等领域带来革命性突破。量子比特极其脆弱，需要在接近绝对零度（约-273.15℃）的极低温环境下才能稳定运行。提供这一极端环境的“心脏”装备，就是极低温稀释制冷机。我国宣布已完全掌握量子计算用极低温稀释制冷机的关键核心技术，这一喜讯标志着我国在量子计算硬件支撑领域不再受制于人，为量子计算技术的自主可控发展奠定了坚实基础。

极低温稀释制冷机：量子计算的“冷却心脏”

稀释制冷机利用氦-3和氦-4同位素混合液在极低温下的相分离特性，通过稀释过程实现持续制冷，可提供低至毫开尔文（mK）级别的极低温环境。没有它，超导量子比特的相干时间将急剧缩短，量子门操作的保真度也无从谈起。长期以来，全球高端稀释制冷机市场被少数国外企业垄断，不仅价格昂贵，而且出口管制和禁运风险高悬，严重制约了我国量子计算研究的自主性。

关键核心技术全面突破

此次我国完全掌握的极低温稀释制冷机关键核心技术，涵盖了从热力学设计、超流氦换热、低温材料、真空密封到精密温控与振动抑制的全链条。具体来说，突破包括：

• 高效多级换热与稀释制冷循环设计，实现10 mK以下极低温与>100 μW@100 mK的制冷功率，满足大规模量子比特芯片的冷却需求。
• 高性能超流氦与混合液流体力学调控，解决了长期运行中相分离界面稳定性与堵塞难题，确保了制冷机连续可靠工作。
• 极低振动与超低噪声微波互连技术，护航量子比特的相干性和操控精度。
• 国产化低温材料与精密加工工艺，打破了国外在特种合金、密封件等方面的供应壁垒。
• 智能化监控与远程运维系统，提升设备易用性与稳定性。

这些技术由国内科研机构与企业联合攻关完成，实现了从“跟跑”到“并跑”甚至“领跑”的跨越。

战略意义与应用前景

完全自主的极低温稀释制冷机，对量子计算技术发展具有多重战略意义。它增强了供应链安全，避免在关键核心设备上遭遇“卡脖子”。它降低了量子计算研究成本，推动本土量子计算整机研发和产业化落地。再次，该制冷技术还可广泛应用于凝聚态物理、材料科学、天文探测等基础研究领域，赋能多学科交叉创新。

目前，国产稀释制冷机已在多家量子计算实验室和超导量子芯片研发团队中投入运行，支撑了多比特量子处理器测试及量子算法验证。随着量子计算技术向千比特乃至万比特规模迈进，极低温制冷机将朝向大功率、模块化、低振动和低成本方向持续迭代。

挑战与展望

尽管核心关键技术已经突破，但要在高端市场实现全面替代，仍需在稳定性、寿命、功耗和工业化量产等方面持续优化。量子计算温度的下一步探索——如拓扑量子比特可能需要的更低温度——将驱动稀释制冷技术进入新境界。我国产学研界应继续协同发力，并借助在低温、超导、精密制造上的综合优势，推动极低温稀释制冷机成为继“中国天眼”、“人造太阳”之后又一张高端科研装备的国家名片。

极低温稀释制冷机关键核心技术的全面掌握，是我国量子计算发展史上的一块重要里程碑。它不意味着一劳永逸，却给予了我们追求量子计算优越性最宝贵的支点：自主。基于这股底气，中国量子计算产业才能真正走向可用、好用的生产级协同。-