稀释制冷机：量子计算的低温基石与国产化突围

在量子计算、凝聚态物理等前沿科技领域，极低温环境是实现量子比特稳定运行的基础。稀释制冷机，作为目前唯一能够持续维持毫开尔文（mK）级极低温环境的核心设备，已成为全球高科技竞争中的关键基础设施，更是大国技术博弈的焦点之一。

1、技术原理与全球发展现状

稀释制冷机利用氦-3在氦-4超流体中的“稀释”过程吸热制冷，其理论于1951年由H. London提出，并于1965年实现首台原型机。经过数十年发展，传统稀释制冷机最低温度已达1.75 mK，并形成“湿式”（液氦预冷）与“干式”（脉管制冷机预冷）两种主流技术路线。

典型干式稀释制冷机示意图

全球市场上，芬兰Bluefors和英国Oxford Instruments占据主导地位，两者通过与IBM、谷歌等量子计算头部企业联合研发，持续推动设备性能提升。例如，Bluefors的XLD1000型号在100mK温区可实现1000μW以上制冷量，支持100+量子比特系统稳定运行。2024 年全球稀释制冷机的市场总规模为 2.85亿美元，其中中国市场规模折算约为 2.8亿元人民币。预计2025年全球稀释制冷机10mK以下温区设备占比高达76%。

2、中国：从全面依赖到国产化突破

我国稀释制冷机产业曾长期受制于海外技术垄断与设备禁运。2022年起，美国逐步禁止对华出口稀释制冷机及相关零部件，至2024年实施全面禁运。2021、2022 年，中国分别进口了 60、53 台稀释制冷机；2023 年，根据市场公开数据，仅中标成交 4 台进口稀释制冷机；2024 年，中国已经彻底无法进口稀释制冷机。自 2023 年开始，已实际开始执行相关政策。

在倒逼机制下，国内研发体系快速响应，形成以科研机构与企业双轮驱动的国产化路径：

科研国家队引领技术突破：中国科学院物理研究所于2021年成功研制国内首套10mK无液氮稀释制冷机，其后长三角先进材料研究院将连续稳定运行温度推进至6mK，刷新国内最低温纪录。

企业实现工程化与量产追赶： 受技术壁垒、项目经验壁垒等行业进入门槛的阻碍，目前国内从事稀释制冷机行业的企业数量相对较少，主要竞争者包括量羲技术、合肥知冷、国盾量子、本源量子、中电科十六所、中船鹏力、中科量仪等，其中量羲技术以 30.77%市场占有率，位居国内第一，为国产稀释制冷机核心供给方。

2025年我国稀释制冷机行业重点企业市场占有率分析

资料来源：普华有策

稀释制冷机是量子计算领域的“黄金吊灯”：我国持续投入量子计算领域研发攻关，量子计算硬件设备需求持续增加。国外禁运政策颁布后，我国只能依靠自主研发满足稀释制冷机的市场需求，禁运政策为国内稀释制冷机及相关组件研发生产企业带来发展机遇。目前，中国量子计算相关的上游硬件设备及组件供应商基本均为国内企业。

3、产业瓶颈与自主化挑战

尽管国产设备实现从“0到1”的突破，但仍面临三大核心挑战：

核心部件仍依赖进口：脉冲管冷头、高精度温度传感器（如美国Lakeshore产品）、氦-3气体等关键部件与材料受海外断供制约，国产替代品在精度、稳定性方面仍有差距。

协同创新机制不足：国内企业多“单打独斗”，缺乏如Bluefors与IBM的深度协同模式，未能形成“产学研用”闭环。

应用场景局限与产能不足：设备主要用于科研与量子计算领域，尚未拓展至更广泛的产业场景。国内年产能仍难以满足未来量子计算机爆发式增长的需求。

4、未来路径：技术攻坚与生态构建

面向“十五五”规划与量子科技战略需求，我国稀释制冷机产业需从三方面构建自主能力：

关键技术攻坚：重点突破脉冲管制冷、低温换热器、测温控温系统等核心部件的自主研发，推动关键材料（如氦-3替代介质）与工艺的国产化。

构建协同创新体系：依托量子科技长三角产业创新中心等平台，推动企业、高校、科研机构开展“大兵团作战”，实现从研发到场景验证的全链条协同。

拓展应用与中试转化：通过首台套政策、政府采购等机制推动国产设备在材料科学、生命科学、深空探测等新场景中示范应用，建设中试平台加速技术迭代与产业化。

为满足量子计算的飞速发展，稀释制冷机正沿四大方向演进：

未来技术发展方向

资料来源：普华有策

这四大趋势共同推动稀释制冷机向更高效、可靠、经济的方向发展，为下一代量子计算机提供坚实的低温环境支撑。

稀释制冷机虽为小众高端装备，却是中国能否在量子时代掌握主动权的“隐形闸门”。从被迫断供到自主研发，其发展轨迹正是中国高技术产业在封锁中突围、在创新中成长的缩影。随着国产设备逐步实现从“并跑”到“引领”，中国量子计算的低温基石正被重新铸造——这不仅关乎科技自立，更关乎未来十年全球量子竞争的战略格局。

《2025-2031年稀释制冷机行业前沿报告与技术投资蓝海》涵盖行业全球及中国发展概况、供需数据、市场规模，产业政策/规划、相关技术、竞争格局、上游原料情况、下游主要应用市场需求规模及前景、区域结构、市场集中度、重点企业/玩家，企业占有率、行业特征、驱动因素、市场前景预测，投资策略、主要壁垒构成、相关风险等内容。同时北京普华有策信息咨询有限公司还提供市场专项调研项目、产业研究报告、产业链咨询、项目可行性研究报告、专精特新小巨人认证、市场占有率报告、十五五规划、项目后评价报告、BP商业计划书、产业图谱、产业规划、蓝白皮书、国家级制造业单项冠军企业认证、IPO募投可研、IPO工作底稿咨询等服务。

报告目录：

第一章 稀释制冷机行业发展背景与政策环境分析

第一节 行业界定与分类体系

第二节 政策规划与法律法规解读

第三节 产业政策对行业发展的影响分析

一、国家层面政策支持

二、贸易政策分析及影响

第二章 全球稀释制冷机行业发展现状

第一节 行业发展历程与竞争格局

一、技术发展历程

二、市场竞争格局演变

三、区域分布特征

第二节 市场规模与技术水平分析

一、全球市场规模统计

二、技术水平现状分析

第三节 国际龙头企业布局与技术路线

一、欧洲企业布局分析

二、美国企业技术路线

三、亚太地区发展态势

第三章 中国稀释制冷机行业发展现状

第一节 行业发展概况与技术演进

一、行业发展历程

二、技术突破历程

三、创新发展特点

第二节 市场竞争格局与市场集中度分析

一、市场竞争态势

二、市场集中度分析

第三节 行业壁垒与经营模式解析

一、技术壁垒分析

二、资金壁垒分析

三、人才壁垒分析

第四章 市场供需分析与预测（2022-2031）

第一节 产能、产量与需求规模统计

一、产能布局分析

二、产量统计

三、需求规模分析

第二节 下游应用领域需求结构分析

一、量子计算领域需求

二、科研领域需求

三、其他应用领域需求

第三节 供需变动因素与市场前景预测

一、供给端影响因素

二、需求端驱动因素

三、市场前景预测

第五章 产业链结构与上下游分析

第一节 产业链全景图解析

一、产业链结构

二、价值链分析

三、生态体系构建

第二节 上游核心部件与材料供应现状

一、关键部件供应

二、材料供应体系

三、供应链安全分析

第三节 下游应用市场需求与前景分析

一、应用领域拓展

二、市场需求特征

三、应用前景展望

第六章 行业市场规模与技术发展趋势

第一节 市场规模统计与预测（2022-2031）

一、全球市场规模

二、中国市场规模

三、区域市场分析

第二节 技术发展路径与未来方向

一、技术发展路径

二、创新方向分析

三、技术突破点预测

第三节 行业智能化、集成化、高性能化等趋势

一、智能化发展趋势

二、集成化发展路径

三、高性能化方向

四、节能化方向

第七章 主要企业竞争分析

第一节 重点企业市场占有率

第二节 企业A

一、企业概况及主要产品分析

二、经营状况分析

三、核心竞争力分析

四、研发投入情况及产业动态

第三节 企业B

一、企业概况及主要产品分析

二、经营状况分析

三、核心竞争力分析

四、研发投入情况及产业动态

第四节 企业C

一、企业概况及主要产品分析

二、经营状况分析

三、核心竞争力分析

四、研发投入情况及产业动态

第五节 企业D

一、企业概况及主要产品分析

二、经营状况分析

三、核心竞争力分析

四、研发投入情况及产业动态

第六节 企业E

一、企业概况及主要产品分析

二、经营状况分析

三、核心竞争力分析

四、研发投入情况及产业动态

第八章 行业发展趋势与前景预测

第一节 市场规模与区域结构预测

一、总体规模预测

二、区域结构演变

三、市场格局展望

第二节 技术突破与应用拓展方向

一、关键技术突破

二、应用领域拓展

三、创新发展方向

第三节 行业发展驱动因素与挑战

一、政策驱动因素

二、技术驱动因素

三、市场挑战分析

第九章 投资机会与风险分析

第一节 产业链与细分市场投资机会

一、产业链投资机会

二、细分市场机会

三、区域投资重点

第二节 政策、技术、市场等多维风险识别

一、政策风险分析

二、技术风险识别

三、市场风险预警

第三节 风险防范与投资策略建议

一、风险防范措施

二、投资策略建议

三、退出机制分析

第十章 研究结论与发展建议

第一节 行业核心结论总结

一、市场现状总结

二、竞争格局总结

三、发展趋势总结

第二节 对企业、投资者与政策制定者的建议

一、企业发展建议

二、投资决策建议

三、政策制定建议