Design logic and methodology for quantum chips

SHEN Jian

doi:10.12405/j.issn.2097-1486.2025.04.006

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Design logic and methodology for quantum chips

更新时间：2026-07-28

- Design logic and methodology for quantum chips
- Emerging Science and Technology(Nat.Sci.Ed.) Vol. 4, Issue 4, Pages: 373-380(2025)
- 作者机构：
  
  1.嘉应学院，广东梅州 514015
  2.湖南师范大学科技与社会发展研究中心，湖南长沙 410081
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12405/j.issn.2097-1486.2025.04.006
  CLC： N02;O413
- Received：16 September 2025，
  
  Revised：2025-10-21，
  
  Online First：28 July 2026，
  
  Published：25 December 2025
- 稿件说明：
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沈健.量子芯片设计的逻辑与方法论研究[J].新兴科学和技术趋势,2025,4(4):373-380.

SHEN Jian.Design logic and methodology for quantum chips[J].Emerging Science and Technology,2025,4(4):373-380.
沈健.量子芯片设计的逻辑与方法论研究[J].新兴科学和技术趋势,2025,4(4):373-380. DOI： 10.12405/j.issn.2097-1486.2025.04.006.

SHEN Jian.Design logic and methodology for quantum chips[J].Emerging Science and Technology,2025,4(4):373-380. DOI： 10.12405/j.issn.2097-1486.2025.04.006.

摘要

众所周知，量子芯片存在多种设计路线：超导路线、半导体路线、离子阱路线等等，在这些众多路线当中，整体上还没能实现大规模集成量子比特的成熟的量子计算。从逻辑与方法论层面去澄清量子芯片的现有设计机理，一方面能够深化技术哲学核心概念研究，另一方面亦能启发量子芯片的技术设计。其中，确定性与非确定性、逻辑至简与功效提升、理论发现与技术发明、技术目的与技术手段、功能模拟与物理实现等传统哲学概念范畴，量子芯片设计赋予其新的关系内涵；而系统哲学层级理论、整体论与还原论互补思维、容错—可扩展性—并行化逻辑、诠释学“前见”理论、多元主义哲学观以及实践哲学观则能为解决当前量子芯片设计中所遇到的难题带来重要的方法论启示。

Abstract

It is well known that quantum chips encompass multiple design approaches： superconducting， semiconductor， ion trap， etc. On the whole， all these approaches failed to achieve mature quantum computing with large-scale qubits. Clarifying the design mechanisms of quantum chips from logical and methodological perspectives can not only deepen core concepts research in the philosophy of technology， but enlighten technology innovations in chip design. Traditional philosophical categories， such as determinism vs. indeterminism， logical simplicity vs. performance enhancement， theoretical discovery vs. technological invention， technology intentions vs. technology means， and functional simulation vs. physical realization， can acquire new relational implication through quantum chip design. Furthermore， methodological insights from system hierarchy theory， complementarity of holism or reductionism， fault tolerance -- scalability -- parallelism logic， hermeneutic "preconception" theory， pluralistic philosophical views， and pragmatism can provide critical pathways to address current challenges in quantum chip design.

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