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稀釋制冷機：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)定運行的基礎(chǔ)。稀釋制冷機，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。經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展，傳統(tǒng)稀釋制冷機最低溫度已達1.75 mK，并形成“濕式”（液氦預(yù)冷）與“干式”（脈管制冷機預(yù)冷）兩種主流技術(shù)路線。

典型干式稀釋制冷機示意圖

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)定運行。2024 年全球稀釋制冷機的市場總規(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10mK以下溫區(qū)設(shè)備占比高達76%。

2、中國：從全面依賴到國產(chǎn)化突破

我國稀釋制冷機產(chǎn)業(yè)曾長期受制于海外技術(shù)壟斷與設(shè)備禁運。2022年起，美國逐步禁止對華出口稀釋制冷機及相關(guān)零部件，至2024年實施全面禁運。2021、2022 年，中國分別進口了 60、53 臺稀釋制冷機；2023 年，根據(jù)市場公開數(shù)據(jù)，僅中標成交 4 臺進口稀釋制冷機；2024 年，中國已經(jīng)徹底無法進口稀釋制冷機。自 2023 年開始，已實際開始執(zhí)行相關(guān)政策。

在倒逼機制下，國內(nèi)研發(fā)體系快速響應(yīng)，形成以科研機構(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，其后長三角先進材料研究院將連續(xù)穩(wěn)定運行溫度推進至6mK，刷新國內(nèi)最低溫紀錄。

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)進入門檻的阻礙，目前國內(nèi)從事稀釋制冷機行業(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)稀釋制冷機核心供給方。

2025年我國稀釋制冷機行業(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。國外禁運政策頒布后，我國只能依靠自主研發(fā)滿足稀釋制冷機的市場需求，禁運政策為國內(nèi)稀釋制冷機及相關(guān)組件研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)帶來發(fā)展機遇。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、低溫換熱器、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、科研機構(gòu)開展“大兵團作戰(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、政府采購等機制推動國產(chǎn)設(shè)備在材料科學、生命科學、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，稀釋制冷機正沿四大方向演進：

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向更高效、可靠、經(jīng)濟的方向發(fā)展，為下一代量子計算機提供堅實的低溫環(huán)境支撐。

稀釋制冷機雖為小眾高端裝備，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年稀釋制冷機行業(yè)前沿報告與技術(shù)投資藍海》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、藍白皮書、國家級制造業(yè)單項冠軍企業(yè)認證、IPO募投可研、IPO工作底稿咨詢等服務(wù)。

報告目錄：

第一章稀釋制冷機行業(yè)發(fā)展背景與政策環(huán)境分析

第一節(jié) 行業(yè)界定與分類體系

第二節(jié) 政策規(guī)劃與法律法規(guī)解讀

第三節(jié) 產(chǎn)業(yè)政策對行業(yè)發(fā)展的影響分析

一、國家層面政策支持

二、貿(mào)易政策分析及影響

第二章全球稀釋制冷機行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

第一節(jié) 行業(yè)發(fā)展歷程與競爭格局

一、技術(shù)發(fā)展歷程

二、市場競爭格局演變

三、區(qū)域分布特征

第二節(jié) 市場規(guī)模與技術(shù)水平分析

一、全球市場規(guī)模統(tǒng)計

二、技術(shù)水平現(xiàn)狀分析

第三節(jié) 國際龍頭企業(yè)布局與技術(shù)路線

一、歐洲企業(yè)布局分析

二、美國企業(yè)技術(shù)路線

三、亞太地區(qū)發(fā)展態(tài)勢

第三章中國稀釋制冷機行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

第一節(jié) 行業(yè)發(fā)展概況與技術(shù)演進

一、行業(yè)發(fā)展歷程

二、技術(shù)突破歷程

三、創(chuàng)新發(fā)展特點

第二節(jié) 市場競爭格局與市場集中度分析

一、市場競爭態(tài)勢

二、市場集中度分析

第三節(jié) 行業(yè)壁壘與經(jīng)營模式解析

一、技術(shù)壁壘分析

二、資金壁壘分析

三、人才壁壘分析

第四章市場供需分析與預(yù)測（2022-2031）

第一節(jié) 產(chǎn)能、產(chǎn)量與需求規(guī)模統(tǒng)計

一、產(chǎn)能布局分析

二、產(chǎn)量統(tǒng)計

三、需求規(guī)模分析

第二節(jié) 下游應(yīng)用領(lǐng)域需求結(jié)構(gòu)分析

一、量子計算領(lǐng)域需求

二、科研領(lǐng)域需求

三、其他應(yīng)用領(lǐng)域需求

第三節(jié) 供需變動因素與市場前景預(yù)測

一、供給端影響因素

二、需求端驅(qū)動因素

三、市場前景預(yù)測

第五章產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)與上下游分析

第一節(jié) 產(chǎn)業(yè)鏈全景圖解析

一、產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)

二、價值鏈分析

三、生態(tài)體系構(gòu)建

第二節(jié) 上游核心部件與材料供應(yīng)現(xiàn)狀

一、關(guān)鍵部件供應(yīng)

二、材料供應(yīng)體系

三、供應(yīng)鏈安全分析

第三節(jié) 下游應(yīng)用市場需求與前景分析

一、應(yīng)用領(lǐng)域拓展

二、市場需求特征

三、應(yīng)用前景展望

第六章行業(yè)市場規(guī)模與技術(shù)發(fā)展趨勢

第一節(jié) 市場規(guī)模統(tǒng)計與預(yù)測（2022-2031）

一、全球市場規(guī)模

二、中國市場規(guī)模

三、區(qū)域市場分析

第二節(jié) 技術(shù)發(fā)展路徑與未來方向

一、技術(shù)發(fā)展路徑

二、創(chuàng)新方向分析

三、技術(shù)突破點預(yù)測

第三節(jié) 行業(yè)智能化、集成化、高性能化等趨勢

一、智能化發(fā)展趨勢

二、集成化發(fā)展路徑

三、高性能化方向

四、節(jié)能化方向

第七章主要企業(yè)競爭分析

第一節(jié) 重點企業(yè)市場占有率

第二節(jié) 企業(yè)A

一、企業(yè)概況及主要產(chǎn)品分析

二、經(jīng)營狀況分析

三、核心競爭力分析