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稀釋制冷機(jī)：量子計算的低溫基石與國產(chǎn)化突圍
在量子計算、凝聚態(tài)物理等前沿科技領(lǐng)域，極低溫環(huán)境是實現(xiàn)量子比特穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。稀釋制冷機(jī)，作為目前唯一能夠持續(xù)維持毫開爾文（mK）級極低溫環(huán)境的核心設(shè)備，已成為全球高科技競爭中的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，更是大國技術(shù)博弈的焦點之一。
1、技術(shù)原理與全球發(fā)展現(xiàn)狀
稀釋制冷機(jī)利用氦-3在氦-4超流體中的“稀釋”過程吸熱制冷，其理論于1951年由H. London提出，并于1965年實現(xiàn)首臺原型機(jī)。經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展，傳統(tǒng)稀釋制冷機(jī)最低溫度已達(dá)1.75 mK，并形成“濕式”（液氦預(yù)冷）與“干式”（脈管制冷機(jī)預(yù)冷）兩種主流技術(shù)路線。
全球市場上，芬蘭Bluefors和英國Oxford Instruments占據(jù)主導(dǎo)地位，兩者通過與IBM、谷歌等量子計算頭部企業(yè)聯(lián)合研發(fā)，持續(xù)推動設(shè)備性能提升。例如，Bluefors的XLD1000型號在100mK溫區(qū)可實現(xiàn)1000μW以上制冷量，支持100+量子比特系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。2024 年全球稀釋制冷機(jī)的市場總規(guī)模為 2.85億美元，其中中國市場規(guī)模折算約為 2.8億元人民幣。預(yù)計2025年全球稀釋制冷機(jī)10mK以下溫區(qū)設(shè)備占比高達(dá)76%。
2、中國：從全面依賴到國產(chǎn)化突破
我國稀釋制冷機(jī)產(chǎn)業(yè)曾長期受制于海外技術(shù)壟斷與設(shè)備禁運(yùn)。2022年起，美國逐步禁止對華出口稀釋制冷機(jī)及相關(guān)零部件，至2024年實施全面禁運(yùn)。2021、2022 年，中國分別進(jìn)口了 60、53 臺稀釋制冷機(jī)；2023 年，根據(jù)市場公開數(shù)據(jù)，僅中標(biāo)成交 4 臺進(jìn)口稀釋制冷機(jī)；2024 年，中國已經(jīng)徹底無法進(jìn)口稀釋制冷機(jī)。自 2023 年開始，已實際開始執(zhí)行相關(guān)政策。
在倒逼機(jī)制下，國內(nèi)研發(fā)體系快速響應(yīng)，形成以科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)雙輪驅(qū)動的國產(chǎn)化路徑：
科研國家隊引領(lǐng)技術(shù)突破：中國科學(xué)院物理研究所于2021年成功研制國內(nèi)首套10mK無液氮稀釋制冷機(jī)，其后長三角先進(jìn)材料研究院將連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行溫度推進(jìn)至6mK，刷新國內(nèi)最低溫紀(jì)錄。
企業(yè)實現(xiàn)工程化與量產(chǎn)追趕： 受技術(shù)壁壘、項目經(jīng)驗壁壘等行業(yè)進(jìn)入門檻的阻礙，目前國內(nèi)從事稀釋制冷機(jī)行業(yè)的企業(yè)數(shù)量相對較少，主要競爭者包括量羲技術(shù)、合肥知冷、國盾量子、本源量子、中電科十六所、中船鵬力、中科量儀等，其中量羲技術(shù)以 30.77%市場占有率，位居國內(nèi)第一，為國產(chǎn)稀釋制冷機(jī)核心供給方。
2025年我國稀釋制冷機(jī)行業(yè)重點企業(yè)市場占有率分析
資料來源：普華有策
稀釋制冷機(jī)是量子計算領(lǐng)域的“黃金吊燈”：我國持續(xù)投入量子計算領(lǐng)域研發(fā)攻關(guān)，量子計算硬件設(shè)備需求持續(xù)增加。國外禁運(yùn)政策頒布后，我國只能依靠自主研發(fā)滿足稀釋制冷機(jī)的市場需求，禁運(yùn)政策為國內(nèi)稀釋制冷機(jī)及相關(guān)組件研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)帶來發(fā)展機(jī)遇。目前，中國量子計算相關(guān)的上游硬件設(shè)備及組件供應(yīng)商基本均為國內(nèi)企業(yè)。
3、產(chǎn)業(yè)瓶頸與自主化挑戰(zhàn)
盡管國產(chǎn)設(shè)備實現(xiàn)從“0到1”的突破，但仍面臨三大核心挑戰(zhàn)：
核心部件仍依賴進(jìn)口：脈沖管冷頭、高精度溫度傳感器（如美國Lakeshore產(chǎn)品）、氦-3氣體等關(guān)鍵部件與材料受海外斷供制約，國產(chǎn)替代品在精度、穩(wěn)定性方面仍有差距。
協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制不足：國內(nèi)企業(yè)多“單打獨斗”，缺乏如Bluefors與IBM的深度協(xié)同模式，未能形成“產(chǎn)學(xué)研用”閉環(huán)。
應(yīng)用場景局限與產(chǎn)能不足：設(shè)備主要用于科研與量子計算領(lǐng)域，尚未拓展至更廣泛的產(chǎn)業(yè)場景。國內(nèi)年產(chǎn)能仍難以滿足未來量子計算機(jī)爆發(fā)式增長的需求。
4、未來路徑：技術(shù)攻堅與生態(tài)構(gòu)建
面向“十五五”規(guī)劃與量子科技戰(zhàn)略需求，我國稀釋制冷機(jī)產(chǎn)業(yè)需從三方面構(gòu)建自主能力：
關(guān)鍵技術(shù)攻堅：重點突破脈沖管制冷、低溫?fù)Q熱器、測溫控溫系統(tǒng)等核心部件的自主研發(fā)，推動關(guān)鍵材料（如氦-3替代介質(zhì)）與工藝的國產(chǎn)化。
構(gòu)建協(xié)同創(chuàng)新體系：依托量子科技長三角產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心等平臺，推動企業(yè)、高校、科研機(jī)構(gòu)開展“大兵團(tuán)作戰(zhàn)”，實現(xiàn)從研發(fā)到場景驗證的全鏈條協(xié)同。
拓展應(yīng)用與中試轉(zhuǎn)化：通過首臺套政策、政府采購等機(jī)制推動國產(chǎn)設(shè)備在材料科學(xué)、生命科學(xué)、深空探測等新場景中示范應(yīng)用，建設(shè)中試平臺加速技術(shù)迭代與產(chǎn)業(yè)化。
為滿足量子計算的飛速發(fā)展，稀釋制冷機(jī)正沿四大方向演進(jìn)：
未來技術(shù)發(fā)展方向
資料來源：普華有策
這四大趨勢共同推動稀釋制冷機(jī)向更高效、可靠、經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展，為下一代量子計算機(jī)提供堅實的低溫環(huán)境支撐。
稀釋制冷機(jī)雖為小眾高端裝備，卻是中國能否在量子時代掌握主動權(quán)的“隱形閘門”。從被迫斷供到自主研發(fā)，其發(fā)展軌跡正是中國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)在封鎖中突圍、在創(chuàng)新中成長的縮影。隨著國產(chǎn)設(shè)備逐步實現(xiàn)從“并跑”到“引領(lǐng)”，中國量子計算的低溫基石正被重新鑄造——這不僅關(guān)乎科技自立，更關(guān)乎未來十年全球量子競爭的戰(zhàn)略格局。
《2025-2031年稀釋制冷機(jī)行業(yè)前沿報告與技術(shù)投資藍(lán)海》涵蓋行業(yè)全球及中國發(fā)展概況、供需數(shù)據(jù)、市場規(guī)模，產(chǎn)業(yè)政策/規(guī)劃、相關(guān)技術(shù)、競爭格局、上游原料情況、下游主要應(yīng)用市場需求規(guī)模及前景、區(qū)域結(jié)構(gòu)、市場集中度、重點企業(yè)/玩家，企業(yè)占有率、行業(yè)特征、驅(qū)動因素、市場前景預(yù)測，投資策略、主要壁壘構(gòu)成、相關(guān)風(fēng)險等內(nèi)容。同時北京普華有策信息咨詢有限公司還提供市場專項調(diào)研項目、產(chǎn)業(yè)研究報告、產(chǎn)業(yè)鏈咨詢、項目可行性研究報告、專精特新小巨人認(rèn)證、市場占有率報告、十五五規(guī)劃、項目后評價報告、BP商業(yè)計劃書、產(chǎn)業(yè)圖譜、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、藍(lán)白皮書、國家級制造業(yè)單項冠軍企業(yè)認(rèn)證、IPO募投可研、IPO工作底稿咨詢等服務(wù)。