氦-3越来越紧缺，科学家另寻新法为量子计算机降温

本文深入报道了当前量子计算发展面临的关键基础设施挑战——超低温制冷技术的瓶颈问题。主流的稀释制冷机（dilution fridge）需依赖极其稀有的氦-3同位素，其全球供应主要来自核武器中氚的衰变产物，受地缘政治影响大、价格飞涨（每升1000–20000美元），已占整台设备成本的近四分之一。随着量子处理器规模扩大（从百/千比特迈向百万比特），对氦-3的需求将呈指数级增长，现有储备难以为继。

为突破困局，全球科研团队正并行推进三条替代路径：
第一是磁制冷——德国kiutra公司复兴上世纪30年代的磁热效应原理，通过周期性加/退磁场使材料吸热降温，并创新采用双磁体交替工作模式，实现连续制冷，目前已达20毫开尔文水平；
第二是片上电子制冷——芬兰Aalto大学与VTT研究所团队利用超导-金属结的能隙选择性，构建‘电子冷阱’，让芯片内部最热的电子隧穿进入超导体带走热量，已在硅芯片上实现从244 mK降至161 mK的实测效果，并正设计多级级联结构，目标覆盖从液氦-4预冷温度（~4 K）到量子运算所需毫开尔文温区；
第三是光子制冷——同样来自Aalto的Oksanen团队发现，低压驱动的LED可反向工作为‘光子热泵’：电子从晶格窃取热量完成跃迁并发光，从而冷却芯片本体。虽尚未直接测得温降，但已通过超100%光电转换效率获得间接证据。

文章强调，这些新路径并非要立刻取代稀释制冷机，而是互补共存。未来更可能是混合系统：在不同温区部署最适合的技术（如用氦-4预冷、磁制冷中段、电子/光子制冷末端），从而大幅降低甚至消除对氦-3的依赖，推动量子技术真正走向规模化与实用化。