安徽
據科技日報消息，6月24日，在中國科學院量子信息與量子科技創新研究院授權指導下，國盾量子完成工程化開發的國產稀釋制冷機ez-QF1500首臺正式下線。
這臺被稱為量子計算機"終極恒溫艙"的核心設備，單核心制冷量達到1700微瓦，直接將國產極低溫制冷技術推至國際領先梯隊，也為我國千比特可糾錯超導量子計算機的研制掃清了關鍵硬件障礙。
01、量子計算的"心臟"，為何如此關鍵？
對于超導量子計算機而言，稀釋制冷機絕非普通的制冷設備，而是整套系統賴以運行的基礎底座。
超導量子比特只有在接近絕對零度的極低溫環境下，才能維持量子相干狀態、完成高精度運算。
如果把量子計算芯片比作超級大腦，稀釋制冷機就是守護它的恒溫艙——不僅要將溫度降到零下273攝氏度以下，還要配合多層屏蔽系統隔絕電磁干擾與振動，為量子比特打造絕對安靜的"思考空間"。
過去很長一段時間，這項技術完全被芬蘭Bluefors、英國牛津儀器等少數海外企業壟斷。
一臺進口稀釋制冷機動輒數百萬元，交付周期長達一年以上，更關鍵的是，自2022年起美國逐步收緊對華出口限制，到2024年已實施全面禁運，國內量子計算研發一度面臨"無米下鍋"的風險。
正是在這樣的倒逼下，國產替代加速推進，從2021年中科院物理所首臺原型機突破10毫開爾文大關，到2024年國盾量子實現量產交付，短短三年間完成了從"0到1"再到"1到N"的跨越。
02、1700微瓦單核心制冷量，意味著什么？
此次下線的ez-QF1500最核心的突破，在于單核心架構下實現了超大制冷量。
數據顯示，目前全球商用單核心稀釋制冷機的制冷量普遍在400至800微瓦區間，即便是國際頂級型號，單核心制冷量也僅在900微瓦左右。
而ez-QF1500在100毫開爾文溫度下單核心制冷量達到1700微瓦，相當于主流產品的兩倍以上；20毫開爾文溫度下制冷量達48微瓦，低溫極限可降至約5.42毫開爾文。
當量子芯片比特數從幾十邁向數百、數千個時，測控線路和低溫放大器的數量會同步激增，帶來更大的熱負載。
此前行業通用做法是將兩個甚至更多制冷核心并聯來提升總冷量，但多核心并聯會大幅增加系統復雜度，管路連接、冷量分配、振動控制都是難題，直接影響設備長期運行的穩定性。
ez-QF1500用單核心就滿足了千比特級制冷需求，相當于用一臺發動機就跑出了雙發的推力，系統結構更簡潔，可靠性也得到本質提升。
03、三大痛點逐一攻克，核心器件全面國產化
據研發團隊介紹，歷時兩年的攻關過程中，團隊重點突破了三大技術瓶頸。
一是解決"冷量太少"的問題，通過優化極低溫換熱器結構，大幅提升換熱面積與換熱效率，這是制冷量實現翻倍的核心技術支撐；
二是解決"分布不均"的問題，通過大量實驗與有限元仿真，精準測算千比特量子計算各級溫度層的冷量需求，針對性設計制冷系統，避免冷量浪費；
三是解決"空間不足"的問題，通過與低溫傳輸系統匹配設計，在有限的內部空間內容納了3600路低溫測控線和超過100個低溫放大器，完全適配千比特級量子芯片的測控需求。
更值得關注的是，ez-QF1500采用了全自主可控的軟硬件架構，脈沖管制冷機、控溫儀、極低溫溫度計等關鍵核心器件均已實現國產化。這意味著從底層器件到整機組裝，再到控制軟件，整條產業鏈不再受制于人。
據了解，ez-QF1500將于今年下半年正式啟動交付。
隨著這臺大冷量國產稀釋制冷機落地，我國千比特超導量子計算機的研發節奏將顯著加快，不再受限于進口設備的供應與性能瓶頸。
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