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据科技日报消息，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，国盾量子完成工程化开发的国产稀释制冷机ez-QF1500首台正式下线。
这台被称为量子计算机"终极恒温舱"的核心设备，单核心制冷量达到1700微瓦，直接将国产极低温制冷技术推至国际领先梯队，也为我国千比特可纠错超导量子计算机的研制扫清了关键硬件障碍。
01、量子计算的"心脏"，为何如此关键？
对于超导量子计算机而言，稀释制冷机绝非普通的制冷设备，而是整套系统赖以运行的基础底座。
超导量子比特只有在接近绝对零度的极低温环境下，才能维持量子相干状态、完成高精度运算。
如果把量子计算芯片比作超级大脑，稀释制冷机就是守护它的恒温舱——不仅要将温度降到零下273摄氏度以下，还要配合多层屏蔽系统隔绝电磁干扰与振动，为量子比特打造绝对安静的"思考空间"。
过去很长一段时间，这项技术完全被芬兰Bluefors、英国牛津仪器等少数海外企业垄断。
一台进口稀释制冷机动辄数百万元，交付周期长达一年以上，更关键的是，自2022年起美国逐步收紧对华出口限制，到2024年已实施全面禁运，国内量子计算研发一度面临"无米下锅"的风险。
正是在这样的倒逼下，国产替代加速推进，从2021年中科院物理所首台原型机突破10毫开尔文大关，到2024年国盾量子实现量产交付，短短三年间完成了从"0到1"再到"1到N"的跨越。
02、1700微瓦单核心制冷量，意味着什么？
此次下线的ez-QF1500最核心的突破，在于单核心架构下实现了超大制冷量。
数据显示，目前全球商用单核心稀释制冷机的制冷量普遍在400至800微瓦区间，即便是国际顶级型号，单核心制冷量也仅在900微瓦左右。
而ez-QF1500在100毫开尔文温度下单核心制冷量达到1700微瓦，相当于主流产品的两倍以上；20毫开尔文温度下制冷量达48微瓦，低温极限可降至约5.42毫开尔文。
当量子芯片比特数从几十迈向数百、数千个时，测控线路和低温放大器的数量会同步激增，带来更大的热负载。
此前行业通用做法是将两个甚至更多制冷核心并联来提升总冷量，但多核心并联会大幅增加系统复杂度，管路连接、冷量分配、振动控制都是难题，直接影响设备长期运行的稳定性。
ez-QF1500用单核心就满足了千比特级制冷需求，相当于用一台发动机就跑出了双发的推力，系统结构更简洁，可靠性也得到本质提升。
03、三大痛点逐一攻克，核心器件全面国产化
据研发团队介绍，历时两年的攻关过程中，团队重点突破了三大技术瓶颈。
一是解决"冷量太少"的问题，通过优化极低温换热器结构，大幅提升换热面积与换热效率，这是制冷量实现翻倍的核心技术支撑；
二是解决"分布不均"的问题，通过大量实验与有限元仿真，精准测算千比特量子计算各级温度层的冷量需求，针对性设计制冷系统，避免冷量浪费；
三是解决"空间不足"的问题，通过与低温传输系统匹配设计，在有限的内部空间内容纳了3600路低温测控线和超过100个低温放大器，完全适配千比特级量子芯片的测控需求。
更值得关注的是，ez-QF1500采用了全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已实现国产化。这意味着从底层器件到整机组装，再到控制软件，整条产业链不再受制于人。
据了解，ez-QF1500将于今年下半年正式启动交付。
随着这台大冷量国产稀释制冷机落地，我国千比特超导量子计算机的研发节奏将显著加快，不再受限于进口设备的供应与性能瓶颈。
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