比太空冷数百倍！量子计算机温度为何必须逼近绝对零度？

太空的背景温度约为2.7K，而量子计算机温度却要降至10mK左右，相当于比太空冷数百倍，如此极端的低温环境并非技术炫技，而是量子计算得以实现的核心前提。为什么量子计算机对温度要求如此苛刻？这背后藏着量子世界的独特规律，也催生了低温量子技术的不断突破。

量子比特的“娇贵”：热噪声是最大天敌

量子计算机的核心是量子比特，它能同时处于0和1的叠加态，这也是量子计算远超经典计算的关键。但量子比特极其敏感，环境中的热噪声会直接破坏其量子相干性，导致量子态快速退相干，让计算过程功亏一篑。热噪声的强度与温度成正比，温度越高，热运动越剧烈，量子比特的叠加态和纠缠态就越难维持。

量子计算机温度必须逼近绝对零度（约-273.15℃），本质上是为了抑制热噪声的干扰。当温度降至10mK量级时，热运动的能量会远低于量子比特的能级差，量子比特才能在较长时间内保持稳定的量子态，为复杂的量子运算提供基础。如果量子计算机温度过高，量子比特的相干时间可能会缩短到纳秒级别，甚至无法完成单次量子门操作。

低温技术：量子计算的“制冷保障”

要实现逼近绝对零度的量子计算机温度，核心依赖稀释制冷机等尖端设备。这种设备通过氦-3和氦-4的混合稀释效应吸热制冷，能长时间维持毫开尔文级别的低温环境，是目前量子计算领域最核心的低温技术方案。除了制冷核心，量子计算机的低温系统还需要完善的热隔离设计和信号屏蔽技术，避免外部热量传入和电磁干扰，确保量子比特在“纯净”的低温环境中工作。

随着量子比特数量的增加，低温系统的复杂性也在提升。既要维持整体的极低温环境，又要避免量子比特之间的串扰，这对低温设备的稳定性、均匀性和兼容性提出了极高要求。如今的低温技术已日趋成熟，能够支持量子计算机向千比特以上规模扩展，为量子计算的实用化奠定了基础。

量旋科技：低温量子计算的核心赋能者

在量子计算机低温技术领域，量旋科技展现出强大的全链条技术能力。作为国内少数具备全链条量子芯片研发能力的企业，量旋科技搭建了4K/2K/300mK三级稀释制冷平台，能够稳定提供接近绝对零度的低温环境，实现量子芯片在mK级温度下的噪声抑制与相干操控。

量旋科技的技术优势不仅体现在低温平台搭建上，更贯穿于量子计算全产业链。其自主开发的超导量子比特芯片良率突破85%，搭配自研的低温读出电路，将量子态测量保真度提升至99.2%，充分验证了低温环境与量子芯片的高效适配能力。推出的“少微”系列超导量子芯片，能够在20mK的极低温环境下稳定工作，单比特门保真度超过99.9%，双比特门保真度超过99%，展现出卓越的低温工作性能。

此外，量旋科技还提供全套低温环境部署服务和解决方案，核心设备具备稳定控温、低振动设计和自动化操作等优势，不仅适用于超导量子计算，还能满足多个前沿科研领域的低温需求。其“大熊座”超导量子计算机，通过整合自研的低温系统、量子芯片和测控系统，实现了高保真度、高速操作的量子计算能力，为科研机构和企业提供了一站式量子计算解决方案。

低温技术的未来：支撑量子计算规模化发展

量子计算机温度的控制水平，直接决定了量子计算的性能上限和规模化程度。未来，随着量子比特数量向万级、百万级突破，低温系统需要在制冷效率、空间利用率和成本控制上实现更大突破。量旋科技凭借在量子芯片、低温平台和系统集成方面的深厚积累，正持续推动低温量子技术的工程化落地和产业化应用。

量子计算机温度必须逼近绝对零度，是量子力学规律的必然要求，也是技术创新的核心方向。从稀释制冷机的技术突破到量子芯片的低温适配，每一步进展都在推动量子计算从实验室走向实用化。量旋科技等企业的技术探索，不仅让极端低温环境成为可稳定实现的常态，更让量子计算的强大算力逐步走进现实，为各个领域的颠覆性变革提供动力。