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量子芯片设计及其自动化技术 | CQCC2025专题分会
2025-06-257


第四届CCF量子计算大会(CQCC2025)将于7月21-23日在成都举办。其中专题分会“量子芯片设计及其自动化技术”聚焦超导量子芯片设计、仿真、封装等关键技术及其自动化设计工具,为我国量子芯片自主设计和仿真优化研究提供借鉴参考。欢迎注册大会参与本分会。




大会概况


CQCC2025大会为期三天,以“量子计算融合人工智能赋能千行百业”为主题,将汇聚量子计算与人工智能领域的权威专家,从学术研究、人才培养、产业应用、标准制定等多维度全方位探索量子计算与量子科技这一具有战略意义的未来产业,呈现学术、技术和产业等方面精彩内容,搭建高水平交流平台。


大会特邀薛其坤、苏刚、丁津泰、翟荟、张潘、王磊、苏晓龙、邓东灵等知名院士、专家作大会报告。并举办多场精彩专题分会。


量子芯片设计及其自动化技术”分会

随着量子计算技术的迅速发展,量子芯片的规模在不断扩大,设计和制造面临着更大的复杂性。传统的设计流程依赖于手动操作和经验积累,难以有效满足快速迭代和高精度需求。因此,开发高效的自动化设计工具显得尤为重要。量子芯片的设计需考虑芯片拓扑的设计、组件电学参数的计算、多物理场的仿真和优化等诸多环节。量子电子设计自动化(Quantum Electronic Design Automation,QEDA)工具的出现,不仅可以整合先进的设计算法和模型,提升设计效率,还能够集成不同设计流程到同一框架,以满足快速发展的量子计算市场的需求,因此成为大规模量子芯片设计的一个研究热点。

目前,QEDA 工具的研究和发展已经取得了显著进展,但也面临一些挑战。当前国内外的一些工具各具优势和局限:Qiskit-Metal通过其模块化设计和自动化流程,简化了超导量子芯片的设计,但在大规模芯片的自动布线上仍存在局限;KQCircuits提供超导量子电路的自动化设计、布局和仿真支持,但易用性不强,且目前缺乏成功案例;QuantumPro依托先进的电磁仿真技术,为量子比特和谐振器设计提供了高效支持,但难以支撑处理复杂的多量子比特架构。目前国内QEDA发展也如火如荼,EDA-Q、本源坤元、量旋天乙等工具各有所长,与国外同类产品没有明显差距,有望改写经典EDA领域全面落后受制于人的被动局面。

本分会聚焦量子芯片设计及其自动化技术,为我国量子芯片自主设计和仿真水平不断提升提供借鉴参考,同时积极推动本领域开源生态建设,为未来量子计算领域中美战略博弈提供有力支撑。


分会日程


主席



穆清

信息工程大学数学工程与先进计算国家重点实验室

穆清,信息工程大学数学工程与先进计算国家重点实验室教师,CCF高级会员、CCF量子计算专委会执委、CCF YOCSEF郑州副主席,长期从事超导量子芯片设计制备相关研究。先后主持量子计算领域国军标课题1项,省部级科技攻关项目2项;参与国家重点研发计划、河南省重大专项等国家和省部级项目6项;发表SCI论文10余篇,获国家发明专利授权12项;出版量子领域学术专著1部;荣获省部级科技进步二等奖1项。

邓金凤

浙江大学

邓金凤,2024年入选全国青年拔尖人才支持计划“博士后创新人才支持计划”。以共同第一作者在Science、Nature上发表2篇论文。在超导量子芯片上操控观测光的量子拓扑态,以共同第一作者身份在Science发文并获一项授权发明专利。完成数字量子模拟弗洛凯对称保护拓扑相的实验,相关成果发表于Nature。曾获2022年博士生国家奖学金、2023年浙江大学最高奖学金“竺可桢奖学金”、2023年“启真杯”浙江大学年度学生十大学术新成果奖等。


报告嘉宾及内容


钟有鹏

深圳国际量子研究院 研究员

钟有鹏,深圳国际量子研究院研究员,入选国家青年人才项目。2013年本科毕业于浙江大学,2019年博士毕业于芝加哥大学,随后在芝加哥大学继续一年多的博士后研究。2020年-2025年在南方科技大学工作,2025年1月加入深圳国际量子研究院。主要从事超导量子计算实验研究,发表SCI论文30余篇,包括以第一/通信作者在Nature, Nature Electronics, Nature Physics, Nature Communications, PRL等国际期刊发表论文,代表性成果包括多比特最大纠缠态(GHZ态)的跨芯片传输,超低损耗量子芯片互联等。2021年入选国家海外青年高层次人才和深圳市国家级领军人才,2022年获得深圳市孔雀(海外青年)团队资助,2023年入选《麻省理工科技评论》“35岁以下科技创新35人”亚太区榜单。


报告主题:多比特超导量子芯片的版图设计与封装


摘要:近年来,超导量子计算技术快速发展,量子处理器规模从数个比特扩展至百比特量级,推动了量子优越性验证与量子纠错效率的显著提升。然而,随着比特数增加,芯片设计与封装面临多重挑战:量子比特间的串扰、芯片良率随集成度提升而恶化,高密度射频封装需在低温环境下兼顾信号保真度、机械稳定性与可扩展性,工艺复杂度陡增。针对这些问题,本报告结合实验室研究实践,探讨多比特超导量子芯片版图设计与封装的工程化解决方案。在版图设计方面,通过模块化互联架构与阻抗匹配技术优化跨芯片量子态传输效率,同时基于纠错需求探索高密度布线策略,平衡耦合强度与串扰抑制;封装工艺中,采用封装电路板阶梯槽结构实现高密度键合连接扇出的同时抑制微波串扰,并借助自动化测试技术提升良率与效率。此外,跨学科协同设计方法通过融合微纳加工、微波电子学与量子算法需求,优化从单比特操控到多芯片集成的全链路性能。这些技术为未来扩展到千比特级系统奠定了重要基础。

赵汇海

中关村实验室研究员

赵汇海,中关村实验室研究员,聚焦量子设计自动化方法研究,致力于构建完整的设计自动化软件工具链和研发可扩展的高精度超导量子处理器。分别于2007年和2013年获得北京大学物理学学士和中国科学院物理研究所凝聚态物理博士学位,毕业后于东京大学从事博士后研究,并随后任日本理化学研究所研究员。加入中关村实验室前,长期领导达摩院量子实验室的超导量子处理器设计工作。相关研发工作不仅发表在PRL、Nature子刊等一流学术期刊上,还产生数十项核心发明专利,推动了国内量子设计自动化开源工具链的落地。


报告主题:超导量子处理器的仿真、优化与设计验证


摘要:超导量子电路作为构建大规模量子处理器的主流技术路线之一,目前已发展至百比特量级规模。该技术路线在芯片几何结构和微波控制波形方面具有高度的设计灵活性,为量子计算性能优化提供了广阔空间,但同时也对高效优化众多设计参数提出了挑战。另一方面,由于设计参数的细微变化可能显著改变处理器性质,精确的建模与仿真显得尤为重要。本报告将介绍我们在超导量子处理器设计自动化领域的工作,主要包括量子芯片与量子控制的仿真优化工具,以及设计验证方面的研发进展。相关工作显著改进了仿真性能和优化效率,推动了设计工作流的自动化,并大幅降低了处理器设计预期与实测结果之间的不一致性,为研制可扩展高精度超导量子处理器提供了重要的技术支撑。

李舒啸

本源科仪(成都)科技有限公司总经理

李舒啸,博士,本源科仪(成都)科技有限公司总经理,量子计算芯片安徽省重点实验室学术委员会委员。2017年6月毕业于中国科学技术大学,获理学博士学位。2017年6月至2020年1月任中国工程物理研究院电子工程研究所助理研究员,2020年2月至2022年6月在中国科学技术大学进行博士后研究,出站后加入本源量子,现担任本源科仪(成都)科技有限公司总经理。作为项目负责人主持国家自然科学基金青年项目1项,成都市技术创新研发项目(重点项目)1项,企业自研项目2项,担任中物院任务项目子课题负责人2项;作为学术骨干参与科技部超级973项目,科技部重点研发计划,科技创新2030等项目。主要从事量子计算和量子芯片设计自动化(Q-EDA)方向研究,主持开发形成本源坤元系列Q-EDA软件工具2项,QLayout量子芯片设计工具支持超导、半导体量子芯片设计,QTCAD量子比特器件仿真工具支持半导体量子比特输运及比特门性能仿真。


报告主题:本源坤元Q-EDA与量子芯片设计实践


摘要:量子芯片的基本结构及对应工艺与经典领域存在明显差异,传统 EDA 工具不能很好地支持量子芯片快速设计,因此产生了专门适用于量子芯片设计的Q-EDA工具研发-整合需求。本报告从量子芯片的特征出发,介绍如何开发和使用Q-EDA进行逐步进行量子芯片的设计,包括参数计算规划,量子比特阵列拓扑设计、转换和生成,自动/半自动布线,辅助结构自动布局等流程,以及在有PDK支持的情况下进行芯片版图一站式生成,实施DRC检查和3D工艺演示。最后部分将简要介绍通过QTCAD软件实现的半导体量子比特器件的参数和性能仿真功能。

赵博

先进计算与智能工程国家级重点实验室

赵博,博士,毕业于清华大学和哥廷根大学,长期从事先进计算、量子计算的科研和人才培养工作。主持国家级重大专项子课题、河南省重大科技专项课题等项目 6项,主持研发了国内首个开源的超导量子芯片自动化设计工具(EDA-Q)。申请国家发明专利20余项,其中获授权11项,在TCAD、WWW、JPDC等会议期刊发表论文20余篇。在计算机科学与技术学科深度参与量子计算相关课程体系建设和人才培养方案制定,参建的《量子计算导论》被评为国家一流本科课程。


报告主题:EDA-Q:超导量子芯片自动化设计工具


摘要:量子芯片物理规模性能的持续提升和量子纠错技术的不断完善,是实现通用量子计算的重要支撑。然而随着芯片规模的不断提升,现有的人工为主的设计方法难以扩展到大规模(万比特规模)甚至超大规模(百万比特规模)量子芯片的高效设计,因而亟需开展大规模量子芯片的自动化设计技术研究和工具研制。本报告重点介绍国内首个开源的超导量子芯片自动化设计工具:EDA-Q。EDA-Q在功能上实现了对超导量子芯片设计全流程的覆盖,包括拓扑结构设计与优化、等效电路计算与优化,器件映射、自动化布局布线、仿真优化,每一个关键环节都具有基础功能并提供开放接口。此外,本报告探索未来共同开展量子芯片设计开源生态建设,为未来我国量子计算发展提供助力支撑。


分会Panel嘉宾


刘建设

清华大学集成电路学院副研究员

刘建设,清华大学集成电路学院副研究员。2002年开设“量子信息学引论”,2002-2006年主讲该课程。2003年来,致力于超导量子计算的研究。2006-2010年承担973重大计划课题“基于超导器件的量子计算”的子课题研究。参与国家自然科学基金、973计划等多项量子计算相关课题研究。2006-2017年为清华信息科学与技术国家实验室(筹)量子信息研究中心的主要研究人员,2017年至今为北京信息科学与技术国家研究中心的主要研究人员。

金贻荣

北京量子院全职研究员

金贻荣,北京量子院全职研究员,相干(北京)科技有限公司创始人,在超导量子计算技术及其工程化发展上有突出贡献。他与团队在高质量量子芯片研发、量子计算测控系统、量子云等方面取得卓越成绩,取得了包括503微秒长寿命超导量子比特芯片、136比特超导量子计算云平台、590比特大规模量子云算力集群等一系列重大成果,综合技术指标达到国际第一梯队水平。已在国内外学术期刊发表论文50余篇,申请并受理的专利30余项。


本分会之外,大会还设有12个覆盖理论、硬件、应用等领域的专题分会,特邀报告,以及海报展示等,现场还安排了来自一线厂商和实验室以及国内外顶尖图书期刊出版社的展览展示环节。大会主要议程如下。


目前大会筹备工作接近尾声,欢迎广大对量子计算感兴趣的学者、工程技术人员,以及管理、创投和政府等领域嘉宾莅临,参加第三届CCF量子计算大会,交流学术、探讨合作,共同见证和推动我国量子计算事业的发展。


会议注册


在6月30日之内注册均享早鸟票价,欢迎访问官网或扫描下方二维码报名参会。大会信息及动态将陆续在大会官网更新:https://ccf.org.cn/cqcc2025


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