給量子電腦用的國産“冰箱”實現量産

2月26日，安徽省量子資訊工程技術研究中心及科大國盾量子技術股份有限公司聯合發佈消息，給量子電腦用的國産“冰箱”——稀釋製冷機“ez-Q Fridge”在交付客戶後完成性能測試，實際運作指標達到同類産品國際主流水準，成為國內首款可商用可量産的超導量子電腦用稀釋製冷機。

在位於合肥的科大國盾實驗室，一個圓柱形的白色罐子被吊裝于金屬架之上，運作時發出嗡嗡的聲音，超導量子晶片和各類線材就藏在這樣一台造型奇特的“冰箱”裏。據介紹，極低溫是超導量子電腦運作的必備條件，稀釋製冷機是一種能夠提供接近絕對零度超低溫環境的高端科研儀器，用以冷卻超導量子電腦內的核心部件，使其狀態保持穩定。

圖為稀釋製冷機交付客戶使用現場。（受訪單位提供）

長期以來，我國的稀釋製冷機依賴進口，可量産落地並投入使用的國産稀釋製冷機稀缺。中國科學技術大學和科大國盾組成團隊聯合攻關，成功研製“ez-Q Fridge”國産稀釋製冷機産品。不同於依賴液氦輔助降溫的傳統濕式稀釋製冷機，“ez-Q Fridge”無需液氦供應，而是利用機械式製冷機將氦的兩種同位素的混合物稀釋製冷。這種幹式稀釋製冷機的優勢在於可利用的工作空間大，安全可靠，連續運作時間長且運作維護方便。

2023年下半年，科大國盾向兩家科研單位交付了國産稀釋製冷機産品，經過測試，設備長時間連續穩定運作，能夠結合主動減震系統以及磁遮罩等，為超導量子晶片提供低至10mK級別的極低溫、低噪聲環境，製冷功率達到450uW@100mK。在容納78根低溫測控同軸線纜的超導量子計算低溫支撐系統中，分別對56比特和24比特超導量子晶片進行測試，稀釋製冷機運轉效果良好。

24比特晶片T1測試結果在100us以上（T1是量子電腦核心指標）。（受訪單位提供）

“同樣的超導量子晶片，在我們的稀釋製冷機下發揮出的能力、測量到的指標，和使用國際産品的一樣。”安徽省量子資訊工程技術研究中心副主任、科大國盾量子計算負責人王哲輝告訴記者，該産品能夠實現量産、商用，推動量子計算産業化，並將在我國凝聚態物理、材料科學、深空探測等前沿科技領域發揮更多作用。（記者 陳諾）