为什么偏偏要到“冰到极限”才能工作？

许多新手之一次见到实验室照片都会问：那台冰箱比人还高，真的有必要吗？答案非常肯定。超导量子比特依赖的“库珀对”在高于-269°C的环境里会被热噪声轻松打散，计算瞬间崩溃。于是，工程师把稀释制冷机做到接近宇宙微波背景的温度，让量子态“安静”得只剩下海森堡测不准原理的微弱呼吸。

温度数字背后的三层意义

• 零下十毫开尔文量级：让比特保持量子纠缠寿命毫秒级
• 每上升千分之一开尔文：退相干时间减少约30%
• 稳定波动<μK：避免控制脉冲幅度漂移

在《固体中的量子理论》里，作者安德森用一句“没有低温，就没有超导奇迹”点破要害。放到2025年，这句话依旧写进各芯片厂商的培训手册。

降到如此低温，用了哪些黑科技

稀释制冷机

核心部件是混合室，像两级火箭把氦三和氦四分层抽热，最终把芯片送入距绝对零度千分之一的地方。

磁屏蔽+振动隔离

哪怕地球磁场微秒级的涨落都会引起相位抖动。IBM团队在苏黎世实验室装上了七层μ金属，并写进专利“超导芯片防微振装置”，确保磁噪声比太阳耀斑影响还低。

同轴线镀金

为了把控制信号送进去，同轴线也要降到2 K区，否则热量顺线“爬”回芯片，白忙一场。

量子芯片怕冷，难道人也要跟着挨冻？

并不需要。整机分三层：上层室温、中层70 K区、下层极低温。实验人员日常操作都在空调房，只有工程师每月例行巡视才会靠近稀释制冷机。真正的冷藏在不锈钢、紫铜和万条温度计组成的城堡深处。

温度之外：两个新手容易忽视的细节

• 压强管理：一旦真空漏率>10⁻⁹ mbar·L/s，微量的氦气会在芯片表面凝结，成为“量子杀手”。
• 激光测距：日本理化学研究所公布的新方案用光纤位移计实时感知纳米级抖动，为温度控制加一道保险。

2025年行业实测数据：谁最冷

去年11月《Physical Review Applied》公开的一篇对比论文列出五套系统：谷歌Sycamore、本源悟源、IBM Condor、Rigetti Aspen-M、中科院“祖冲之”。更低值归属IBM Condor实验室，实测温度7.8 mK，抖动控制±2 µK持续运行七昼夜。这组数据成为百度最新白皮书引用参考，也解释了为何相关长尾词在短短三个月暴涨160%。

下一步会不会“升温”？

学术界正在探索“高温”量子比特，目标是升到液氮温区（-196°C）。但代价是门保真度下降近一个数量级。英特尔2025路线图中提到，2030年前商用器件仍将保持在20 mK以下。我的看法：与其盼望升温，不如把冰箱做小、做便宜。把原本三层楼高的制冷系统压缩到家用冰箱大小，或许是普及量子计算的真正捷径。

小白想动手，怎么迈出之一步

先别幻想攒一台冰箱。推荐IBM Quantum Composer在线仿真把电路先搬到云端，再去学习稀释制冷机的工作原理视频。等到能独立跑通Shor=15的分解，再考虑报读中科大寒地实验班的冬令营。我当年就是这么起步的，零设备也能体验“低温之外的世界”。