В принципе, я считаю, что это возможно. Cython работает путем перевода Python-подобного кода в C-код. Этот код может быть скомпилирован для Python 2 или Python 3 (он использует операторы препроцессора C для изменения используемого кода).
Плохая новость заключается в том, что он будет работать только для расширений, написанных в Python-подобном коде, который Cython может перевести. Вы не можете использовать Cython для расширений, написанных на C, таких как Numpy.
Хорошая новость заключается в том, что, по крайней мере, для Numpy, вам не нужно этого делать. Начиная с версии 1.5 , Numpy поддерживает Python 3. Для Windows доступен бинарный файл; в других системах вам, возможно, придется решить, как самостоятельно скомпилировать код.