“超级冰箱”里有多冷？ 接近绝对零度。 制图 高薇
“超级冰箱”局部
这里面的温度达-268.95℃
记者 徐盈盈
“成了。”
在白马湖实验室的深冷技术实验室里，39岁的方凯盯着眼前的一台银灰色的机器，说出了这两个字。
那一瞬间，他如释重负。因为他知道，这台机器平稳运转的声音意味着什么。
在量子计算、低温超导、先端医疗、国防军工等战略领域，液氦温区脉管制冷机犹如一台“超级冰箱”，为量子比特稳定、超导磁体运行提供4.2K（约零下268.95℃）的极低温环境。
这个温度，被称为现代前沿物理世界的“门槛温度”。在这样的环境里，超导材料会失去所有电阻，量子比特能摆脱热噪声的干扰，安安静静地进行亿万次计算。
多年来，这项技术和配套组件，是制约我国高端产业发展的“卡脖子”难题。
现在，方凯带着白马湖实验室氢能储运团队，把这台“超级冰箱”造了出来，闯出一条国产化道路。
20多位同学
大部分都转行了
如何理解这台“超级冰箱”的工作原理？
“你给自行车打气，打完气，气筒是不是烫的？”方凯比画着打气的动作。
“气体被压缩的时候，会放热。”他继续解释，“反过来如果让高压气体‘嘭’一下释放出来，猛地膨胀，它就会疯狂吸热，周围就会冷下来。”
这就是“脉管制冷”技术。
这个原理听起来不复杂，但难点在于，怎么让气体在里面不会直来直去地乱冲，而是像钟摆一样，按照一个精准的“呼吸节奏”来回振荡。
这就是“相位控制”技术：气体的压缩和膨胀，时间上要配合得天衣无缝，一点微小的差距，性能就天差地别。
方凯和他研发的机器也是“天差地别”。
机器里面零下268.95℃，方凯说话时，总是面带微笑，完全没有想象中那种“高冷科学家”的距离感。
他在浙江大学本硕博连读，本科学的是“能源与环境系统工程”。专业分两个方向：能源研究“热”，环境研究“冷”。
为什么选了“冷”？
“搞能源的，研究烧锅炉，我觉得有点热，还是凉快点好。”他笑着说。
就是这个“贪凉”的选择，让他很快尝到了“冷”的滋味——不是温度上的冷，而是行业里的“冷”。
2015年，他博士毕业的时候，国内低温产业几乎没有市场。研究低温的同学，20多个人，大部分都转行了，或者留校教书。
博士毕业后，方凯去了国外，在全球最大的低温制冷机公司做了5年研发。
在国外的那5年，他学到了技术，也看到了差距。
国产化道路，没有捷径
2022年，国内量子计算正值风口期。但被一个基础问题卡住了——极低温环境从哪来？能将温度降至零下268.95℃的脉管制冷机，国内还没有。
正是在这个节骨眼上，白马湖实验室立
项。方凯带着一支三个人的团队，开始了国产化攻关。
最难的，是工艺。
制冷机里有个核心部件叫“回热填料”，那是一层一层的金属丝网，薄得像纸一样。一台机器要用几千片。如果丝网不平整、不干净，制冷机的性能就会大打折扣。
不同批次的货，质量不稳定。有的批次能用，有的批次不行。
怎么办？
方凯和团队的人，坐在实验室里，一片一片地挑。一个下午，从5000多片丝网中，他们挑出了2000多片能用的。
还有一次，团队在对一台刚做完设计变更的新设备开展性能测试时，却发现性能非但没有如预期得到提升，反而大幅衰减。团队反复核算设计，确认结构不应该有这种结果。于是，团队又连续开展了5轮重复性试验，针对各种可能的原因一点点排查。
可是，问题一直存在，仍然找不出那个“可能的因素”。
方凯不甘心，带着大家继续深挖，对结构本体展开诊断。经过试验测量发现：一级流道的阻力比二级还大，这在设计上是不应该出现的。
最终，团队借助光学设备和流体测量技术，定位在了一级流道的焊口：因为微量的焊料溢出，导致流道堵塞，像血栓一样堵住了“血管”。
“国产化道路，没有捷径。”方凯说，“必须从原材料和工艺的每一个环节，自己走一遍。”
数据出来了：性能反超
转折点，发生在2025年8月下旬。
那天，实验室的数据出来了：在零下268.95℃的液氦温区，脉管制冷机的制冷量达到了1.8到2瓦，降温时间稳定在45分钟左右。
这个数据是什么概念？
方凯说，国外同类产品的对外宣称指标是1.5瓦。也就是说，他们不仅把这台机器做了出来，还实现了性能反超。
接下来，他们用了半年多时间，一遍一遍地做结构迭代和验证——性能达标了，但工艺稳定吗？良品率能上来吗？能不能做到批量生产的时候，每一台都不掉链子？
“有些设计方案，看起来很好，但机械加工、焊接工艺难以落地。加工5套设备，往往只能成功一套；而简化工艺，又可能要牺牲部分核心性能。”
他们要在保证性能达标的前提下，找到那个“加工可行性的最优解”。这才是从“科研”走向“产业”的关键一步。
在采访中，方凯反复提到一个词：“无感替换”。
什么意思？
这台国产制冷机，安装接口完全按照进口产品的标准来设计。用户拿到手，不用改任何东西，直接装上去就能用。
这个策略背后，是一个很清醒的判断，用户只关心一件事：麻不麻烦？好不好用？
“如果我们做的设备跟别人不一样，用户就要改设计、重新调整结构，那成本就太高了。”所以，方凯团队要在保证设备外形和外部结构不变的前提下，创新设计内部结构。
5台“超级冰箱”即将上市
目前，杭州制造的这台“超级冰箱”，已完成实验室性能验证，制冷量、降温时间、系统功耗等核心指标全面达到国际一流水平，正处于量产前的关键工艺改进阶段。
在量子计算领域，它是量子比特安静计算的“绝对静室”；在核磁共振领域，它是让超导磁体稳如磐石的“定海神针”；在未来的可控核聚变、氢能储运、超导电力这些领域里，它是最底层的“基础设施”。
“没有这个温度环境，后面所有的高端应用，都是空中楼阁。”方凯说。
目前，已经有多家科研机构和企业找上门来。白马湖实验室氢能储运团队正与高校、科研机构深度对接，一起推进量子系统全国产化进程。
随着工艺持续改进、良品率稳步提升，设备将进入产业化阶段，为国内前沿科研与产业发展提供稳定、可靠的保障。
超导电力、氢能储运、可控核聚变等未来能源关键技术，都要依赖极低温环境作为运行基础，这台“超级冰箱”，正是支撑新型能源体系的底层核心装备。
这次技术攻关，不仅打破了国外对液氦温区脉管制冷机的技术垄断与出口限制，实现关键设备的国产化替代，还补上了能源科技与量子产业全国产化链条上的关键一环，为量子计算、高端医疗、前沿科学装置和新型能源体系建设等领域发展提供了坚实支撑。
预计到今年8月底，白马湖实验室的5台“超级冰箱”将交付验证。从实验室的“手工搓机”，开始走向产业化的流水线。这也意味着，中国的量子计算全国产化链条上，最关键的那个“冷”环节，即将被补上。
本版摄影 记者 徐盈盈