国产稀释制冷机下线，单核心制冷量国际领先！

6月24日，在中国科学院量子信息与量子科技创新研究院授权指导下，科大国盾量子技术股份有限公司（以下简称“国盾量子”）完成工程化开发的国产稀释制冷机ez-Q F1500，首台正式下线。

ez-Q F1500仅依靠单核心就能在100mK温度下制冷量达1700μW，20mK温度下制冷量达48μW，低温极限可降至约5.42mK，单核心制冷量达国际领先水平。

这台机器的出现，既打破了国际巨头的垄断，也让我国超导量子计算机发展少走了一条弯路。

超导量子芯片的“终极恒温舱”

稀释制冷机是构建超导量子计算机的关键核心设备。

超导量子芯片通常需要工作在接近绝对零度的环境中，典型温度在10mK到20mK量级。之所以要这么冷，是因为超导量子比特对热噪声、电磁噪声和机械振动都非常敏感。温度稍微升高，系统里的热激发就会增加，量子态更容易退相干，计算结果也会变得不可靠。

稀释制冷机就是给量子芯片造一个“终极恒温舱”，不仅能够提供接近绝对零度的极低温环境，还可配合屏蔽系统有效抑制电磁干扰和振动。

随着芯片比特数从几十迈向数百、数千个，稀释制冷机需要实现更大制冷量，同时容纳更多低温线缆及放大器——制冷能力跟不上，超导量子计算机的一切性能都无从谈起。

目前商用单核心稀释制冷机的制冷量普遍卡在400到800微瓦之间，难以满足千比特超导量子计算机需求。

而面向千比特级别的制冷需求，国际通用做法是将至少两个核心单元并联，这一路径能够解决冷量不足的问题，但也会增加管路、控制、调试的复杂性和长期运行的稳定性。对于量子计算机来说，系统越复杂，稳定运行需要考虑的因素也越多。

对此，国盾量子选择从底层结构去破局，在换热效率、冷量分布和内部空间上逐项突破。

图：国盾量子研发生产的稀释制冷机ez-Q F1500

而其刚下线ez-Q F1500，仅依靠单核心就能在100mK温度下制冷量达1700μW，20mK温度下制冷量达48μW，低温极限可降至约5.42mK，单核心制冷量达国际领先水平。

图：ez-Q F1500制冷功率达1700μW@100mK

其中，最低温度5.42 mK，比当前超导量子计算10-20 mK的工作温区更低，相当于给未来的大规模系统留出了充足的“低温储备”。

按照计划，ez-Q F1500将于今年下半年启动交付。

三个痛点，两年攻坚

这款设备的技术突破并非一蹴而就，研发链路分为两大阶段：2025年中科院量子创新院完成单核心大功率原型机，实现20mK下40μW制冷量的基础突破。在此基础上，国盾量子进一步联合攻关。

研究团队历时两年，逐一攻克三大痛点：

一是“冷量太少”。极低温换热器是稀释制冷机的核心部件，制冷循环的效率很大程度上取决于换热器的性能。团队通过优化极低温换热器，提高换热面积和换热效率；

二是“分布不均”。千比特量子计算系统里，不同温度层对冷量的需求是不一样的，不能一刀切。团队通过大量实验和有限元仿真，确定千比特量子计算各级温度层的冷量需求，针对性地进行系统设计；

三是“空间不足”。团队通过与低温传输系统匹配设计，在有限内部空间内容纳了3600路低温测控线和超100个低温放大器。

除核心性能大幅提升外，ez-Q F1500还采用了自主可控的软硬件架构，脉冲管制冷机、控温仪、极低温温度计等关键核心器件均实现国产化。

图：ez-Q F1500关键参数与国外主流产品对比

国盾量子从2015年开始布局量子计算，到参与国家标准的制定，如《超导量子计算专用极低温极低噪声系统》《无液氦稀释制冷机》等，一步一步完成我国超导量子底层供应链体系布局。

ez-Q F1500来得正是时候

早在2022年，美国为了遏制中国的量子计算发展，便联合欧洲国家对中国实施禁运政策。除了量子计算机本身，还逐渐将禁运范围扩大到整个上游核心设备与组件。稀释制冷机作为一种能够为量子芯片提供极低温工作环境的核心设备，自然逃不掉欧美国家的技术封锁。

2025年3月25日，美国商务部以“以获取或试图获取美国原产物品，支持提高中国的量子技术能力，鉴于量子技术的军事应用，对美国国家安全产生了严重影响”为由，将7家实体列入出口管制实体清单，其中包括2家稀释制冷机公司。

于是国产替代被迫加速。2024年中国稀释制冷机市场中，国盾量子、中电科16所等本土厂商迅速崛起，实现了性能与产能的双重突破。

显然，国产稀释制冷机的意义，首先是供应链安全。尤其是在当前国际科技竞争背景下，量子计算属于高度敏感的前沿技术，核心装备自主可控非常关键。

但更深一层的价值，是软硬件协同迭代。

量子计算机不是买来几台通用设备简单拼装就能做好的。芯片设计、封装结构、低温布线、测控系统、制冷平台之间，需要不断协同。国产制冷机如果能和国内量子芯片、低温测控、量子软件团队一起迭代，就有机会形成更贴合本土路线的系统方案。

而且，上文提到，ez-Q F1500的脉冲管制冷机、控温仪、极低温温度计等关键核心器件全部实现国产化，整套设备采用自主可控的软硬件架构。这意味着从整机到核心部件，这条供应链不再受制于人。

总之，依托ez-Q F1500这一单核心大冷量产品，我国千比特超导量子计算机不必再依赖多核心并联的权宜方案，在系统结构简化与制冷机长期可靠性上获得本质提升。

从更宏观的视角来看，量子计算是下一代信息技术的战略制高点，而稀释制冷机是超导路线不可替代的底层基础设施。本次国产单核心大冷量稀释制冷机下线，标志着我国在量子硬件核心装备领域摆脱了海外技术封锁，构建起自主可控、全球领先的极低温技术体系，为未来国产容错量子计算机实现商用落地筑牢硬件根基。

[1]https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzk0NzczNjA1MQ==&mid=2247590058&idx=1&sn=8deceae8d86e765eaf8fda45267a8638&chksm=c2aeeab3661cd81b977381c721294510cf9df250030940c7a6803d76700fd80de61e373e3722#rd

[2]https://k.sina.com.cn/article_7517400647_1c0126e4705908pygm.html?from=science

[3]https://www.surisetech.com/2025-xi-shi-zhi-leng-ji-yan-jiu-bao-gao-liang-zi/