室温运行的光子量子计算，为什么还要找全球低温设备龙头合作？
2026年9月29日，加拿大光子量子计算公司Xanadu和芬兰低温基础设施厂商Bluefors宣布展开数百万美元的合作，用来开发面向“公用事业级量子计算”（USQC）的高性能低温原型。
双方表示，后续将以此为基础设计一种低温模块，专门用于单光子探测器且能够在数据中心环境中批量制造。
Xanadu的创始人兼首席执行官Christian Weedbrook表示，行业此前一直认为USQC需要大规模、工业级的低温设备，这次与Bluefors的合作，Xanadu提出了一个新概念，是把Bluefors最先进的技术整合到一个紧凑的模块中。
这种方法有可能会消除对传统低温设备的需求，提升未来量子数据中心的可扩展性和经济性。
室温运行不等于完全不需要低温
除了量子比特数量等硬性数据要求，支撑量子计算运行的物理条件也成为其发展的硬约束。
橡树岭国家实验室在2026年发表的一项研究中指出，量子计算在扩展过程中遇到的瓶颈，会先出现在制冷能力和氦-3供应上，而且比架构层面的挑战来得早得多。产业界的表态也是同一个方向。英特尔CEO陈立武在近期公开判断，在未来3到5年内，低温基础设施仍将是重要制约因素。
因此，光子量子计算虽可以在室温运行，但处于室温不等于整机没有低温设备。
事实上，光子量子计算对探测提出了非常严苛的要求。系统不仅要判断有没有光子，还要尽可能准确地分辨光子数量，同时压低暗计数、提高探测效率并缩短复位时间。
现阶段，高性能光子数分辨探测器通常依赖超导器件，例如过渡边缘传感器或超导纳米线单光子探测器，而超导器件必须被冷却。
美国国家标准与技术研究院（NIST）指出，超导纳米线单光子探测器通常工作在绝对零度以上约1至2K，经过优化的器件可以获得接近理想水平的探测效率，并保持很低的暗计数。优势很突出，代价也很直接，探测器背后必须有低温系统。
Xanadu过去的实验已经展示了这种结构。2022年发表于《Nature》的Borealis使用216个压缩光模式执行高斯玻色采样，采用基于超导过渡边缘传感器的光子数分辨探测器，论文报告探测效率达到 95%。但这类探测器复位较慢，团队不得不加入1对16的切换网络，对脉冲流进行解复用，以衔接 MHz的光学时钟和探测器速度。
后来的Aurora，系统结构进一步接近完整计算机。2025年，Xanadu发表《Nature》上的论文显示，Aurora由35块光子芯片、4个独立机架、总长13公里的光纤组成，集成84个压缩器和36个光子数分辨探测器，每个时钟周期提供12个物理量子比特模式。整体在室温下运行，模块之间通过光纤互联。这是全球首个被公开验证的可扩展、可网络化光量子架构。
这些技术进展也解释了本次合作的技术落点。Xanadu要做的是把绝大部分系统留在室温环境，只把低温需求限制在探测层。一句话概括就是，Xanadu需要的是大量可复制、可互联的标准化冷却单元。
为什么是Bluefors？
Bluefors成立于2008年，主要业务是为超导、半导体自旋、量子传感等路线提供低温系统。据公司披露的数据显示，其营收已超过2.1亿欧元，员工超700人，全球已有1800多套系统交付并运行，客户名单基本覆盖了IBM、Google Quantum AI、IQM、Rigetti、Oxford Quantum Circuits等超导量子计算的主要玩家。
而且，Bluefors自己也在从“稀释制冷机厂商”向“量子基础设施厂商”转型。
2026年3月，Bluefors发布模块化低温平台Modular Cryogenic Platform（MCP），把真空腔体、冷却单元、布线和载荷空间拆成可以继续拼接的模块。每个模块最多支持800千克有效载荷，可配置多达32个侧向布线端口。
同时，在架构方面，冷却单元和布线单元完全解耦，可以分别升级或更换，多个模块连接后形成连续的载荷空间，目标是支撑数十万个物理量子比特。首个多模块版本计划于2026年底交付。
不过，我们也不能把MCP这种面向多种量子路线的通用平台和此次为Xanadu单光子探测器定制的模块完全等同。前者表明Bluefors已经形成模块化的工程方法，但后者才是双方要共同验证的具体产品。
双方合作的新闻公告并没有披露目标温度、冷却功率、单模块探测器数量、功耗、占地面积和交付时间，这些恰恰是判断经济性的关键数据。
所以，Xanadu和Bluefors现在要干的就是利用这个底座，针对单光子探测器和光子硬件架构，联合开发一套可以被“无限复制”的原型系统。
正如Bluefors CEO Kim Povlsen所言：“我们交付的是一款高性能、模块化且经过低温测试的解决方案，将冷却与量子基础设施结合在一起，设计上与客户的技术路线图同步发展。通过满足基础设施投资扩展所需的冷却需求，我们帮助客户优化价值实现时间，并为加速下一代容错量子计算机奠定坚实基础。”
竞争格局正在被重新划分
当前，低温基础设施领域的竞争格局正在重新划分，已然形成多种竞争路线。
具体来看，以IBM为代表的竞争路线重点解决的是如何连接多个超冷模块的工程问题。就在不久前，IBM宣布其模块化低温架构已经实现两个低温模块被连接在一起，并被冷却至低于15毫开尔文的单一环境。同时，对比现有的IBM量子系统，每个模块的真空腔布线空间增加了最多12倍。
这条路线适用于超导量子比特架构，需要覆盖整个量子处理器的极低温环境。
还有以Xanadu和Bluefors的合作为代表的竞争路线，重点解决的是如何把冷却基础设施产品化的问题。单光子探测器对冷却的需求呈现出高度标准化特征，这就为模块化、批量制造创造了条件。
如果这条路线走通，低温模块就不再需要为每个量子系统单独设计制冷方案，可以直接在数据中心部署和扩展。
此外，PsiQuantum的路线则是大规模液氦冷却机柜阵列。其在澳大利亚昆士兰Moreton Bay Central破土动工建设的首座公用事业规模设施，计划部署约100个低温机柜，每个约六英尺高，持续供应液氦以抑制热噪声。
从技术指标上来看，这条路线也更为激进。运行温度为2K，但依赖大规模液氦供应链，在经济性和可维护性上面临着较大的挑战。
显然，低温基础设施的模块化转型正在成为量子计算行业规模化落地的重要条件。比如，IBM计划2029年交付Starling，Xanadu的量子数据中心也是瞄准2029-2030年的时间节点。
未来2-3年将是低温基础设施从定制工程走向标准化产品的关键验证期。Xanadu与Bluefors的合作，本质上是在为这个验证期提供一个可复制的工程范式。
当然，中国团队在低温基础设施的模块化竞赛也给出了自己的答案。
2025年3月31日，中科量仪（北京）科技有限公司在中关村论坛年会发布方形模块化稀释制冷机“凌开一号”，100毫开尔文下制冷功率超过1毫瓦，最低温度8.6毫开尔文；其后续的大冷量产品XXL3000已完成整机测试。
更早之前，中国电科16所已实现从制冷机到低温电子器件的全链条自主可控，交付周期压缩至2个月内。2026年9月，搭载其极低温装备的国产超导量子计算整机启运海外。
总之，方形、模块化、可拼接、冷却与布线解耦，已经成为全球低温设备厂商的共识技术方向，分歧只在于谁先把它做成可量产、可交付、可运维的产品线。
[1]https://investors.xanadu.ai/news-releases/news-release-details/xanadu-and-bluefors-partner-redefine-cryogenic-infrastructure
[2]https://bluefors.com/press-releases/bluefors-breakthrough-modular-cryogenic-platform-takes-quantum-computing-to-hundreds-of-thousands-of-qubits/
[3]https://xanadu.ai/press/xanadu-introduces-aurora-worlds-first-scalable-networked-and-modular-quantum-computer
[4]https://www.psiquantum.com/news-import/psiquantum-breaks-ground-in-australia-on-site-of-worlds-first-utility-scale-quantum-computer
[5]https://cn.chinadaily.com.cn/a/202609/28/WS6aba83bbe4b09a165c78d356.html
[6]https://news.qq.com/rain/a/20260929A067FE00
[7]https://www.nist.gov/noac/technology/quantum-optics-and-radiometry/superconductive-nanowire-single-photon-detectors
[8]https://www.nature.com/articles/s41586-022-04725-x
