量子芯片设计的逻辑与方法论研究

沈健

doi:10.12405/j.issn.2097-1486.2025.04.006

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

量子芯片设计的逻辑与方法论研究

更新时间：2026-07-28

- 量子芯片设计的逻辑与方法论研究
- Design logic and methodology for quantum chips
- 新兴科学和技术趋势 2025年4卷第4期页码：373-380
- 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：
  
  沈健，男，博士，嘉应学院教授，现为嘉应学院学报编辑部主任、湖南师范大学科技与社会发展研究中心特邀研究员、中国自然辩证法研究会物理学哲学专业委员会副主任委员、广东省自然辩证法研究会理事、广东省高等教育学会第七届理事会常务理事、广东省高校科研管理研究会常务理事。曾在南开大学哲学院、西南石油大学马克思主义学院担任兼职博士生导师和硕士生导师。主持2011年国家社科基金一般规划项目“弦论的哲学研究”1项，参与国家社科基金重大项目1项并担任子课题负责人，参与教育部重大攻关项目1项，参与省、部、国家级科研项目5项，主办全国性学术会议2次，参加国际、全国学术会议30多次。在《哲学研究》《自然辩证法通讯》《自然辩证法研究》《科学技术哲学研究》等学术刊物发表论文20多篇，论文先后被《人大复印资料》《高校文摘》转摘3次，在科学出版社等权威出版社出版学术专著《量子革命与问题还原》《物理学哲学研究》等。Email：shenjian88696@163.com
- 基金信息：
  
  国家社会科学基金重大项目(19ZDA038)
- DOI：10.12405/j.issn.2097-1486.2025.04.006
  中图分类号： N02;O413
- 收稿：2025-09-16，
  
  修回：2025-10-21，
  
  网络首发：2026-07-28，
  
  纸质出版：2025-12-25
- 稿件说明：
移动端阅览
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.

关键词

Keywords

references

郑伟文，李晓伟，熊康林，等 . 超导量子芯片集成技术概述［J］. 电子元件与材料， 2022 ， 41 （ 11 ）： 1143 - 1148 . DOI： 10.14106/j.cnki.1001-2028.2022.0249 http://dx.doi.org/10.14106/j.cnki.1001-2028.2022.0249 .

金吾伦 . 感悟科学：科学哲学探询［M］. 长沙：湖南人民出版社， 2007 ： 12 .

饶欣欣，李卓瑛，宋潇，等 . 离子阱量子计算机的发展现状与趋势［J］. 世界科技研究与发展， 2022 ， 44 （ 2 ）： 157 - 171 . DOI： 10.16507/j.issn.1006-6055.2022.02.003 http://dx.doi.org/10.16507/j.issn.1006-6055.2022.02.003 .

李础，王睿琦，李焱 . 飞秒激光直写的三维光量子芯片研究进展［J］. 世界科技研究与发展， 2024 ， 46 （ 6 ）： 772 - 789 . DOI： 10.16507/j.issn.1006-6055.2024.10.006 http://dx.doi.org/10.16507/j.issn.1006-6055.2024.10.006 .

张建军，李海欧，郭国平 . 半导体量子芯片［J］. 中国科学（信息科学）， 2024 ， 54 （ 1 ）： 102 - 109 .

刘瀛旻，刘芬，尤瑞松，等 . 量子芯片的研究现状与应用［J］. 科技智囊， 2020 ， 12 ： 55 - 60 .

AGHAEE M ， RAMIREZ A ， ALAM Z ， et al . Interferometric Single-shot Parity Measurement in InAs-Al hybrid Devices ［J］. Nature ， 2025 ， 638 （ 8051 ）： 651 - 655 . DOI： 10.1038/s41586-024-08445-2 http://dx.doi.org/10.1038/s41586-024-08445-2 .

FEYNMAN R . Simulating Physics with Computers ［J］. Int J Theoret Physics ， 1982 ， 21 （ 6-7 ）： 467 - 488 . DOI： 10.1007/BF02650179 http://dx.doi.org/10.1007/BF02650179 .

SHOR P W . Algorithms for Quantum Computation： Discretelogarithms and Factoring ［C］// Proceedings of the 35th Annual Symposium on Foundations of Computer Science ， 1994 ： 124 - 134 .

张心怡 . 2025年量子芯片将行至何处？［N］. 中国电子报， 2025-01-17 （08）.

CIRAC J I ， ZOLLER P . Quantum Computations with Cold Trapped Ions ［J］. Physical Review Letters ， 1995 ， 74 （ 20 ）： 4091 .

NAKAMURA Y ， PASHKIN Y A ， TSAI J S . Coherent Control of Macroscopic Quantum states in a Single-Cooper-pair Box ［J］. Nature ， 1999 ， 398 （ 6730 ）： 786 - 788 . DOI： 10.1038/19718 http://dx.doi.org/10.1038/19718 .

KOCH J ， YU T M ， GAMBETTA J . et al . Charge-insensitive Qubit Design Derived from the Cooper Pair Box ［J］. Phys Rev A ， 2007 ， 76 （ 4 ）： 042319 . DOI： 10.1103/PhysRevA.76.042319 http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.76.042319 .

ARUTE F ， ARYA K ， BABBUSH R . et al . Quantum Supremacy Using a Programmable Superconducting Processor ［J］. Nature ， 2019 ， 574 （ 7779 ）： 505 - 511 . DOI： 10.1038/s41586-019-1666-5 http://dx.doi.org/10.1038/s41586-019-1666-5 .

张华夏 . 科学的结构：后逻辑经验主义的科学哲学探索［M］. 北京：社会科学文献出版社， 2016 .

王东升 . 通用量子计算模型：一个资源理论的视角［J］. 物理学报， 2024 ， 73 （ 22 ）： 16 - 37 . DOI： 10.7498/aps.73.20240893 http://dx.doi.org/10.7498/aps.73.20240893 .

张华夏 . 系统哲学三大定律：乌杰《系统哲学》解析［M］. 北京：人民出版社， 2015 .

桂起权 . 次协调逻辑：辩证逻辑形式化的阶梯［J］. 武汉大学学报（社会科学版）， 1989 ， 43 （ 6 ）： 24 - 30 .

汉斯-格奥尔格 . 伽达默尔：诠释学Ⅰ真理与方法：哲学诠释学的基本特征［M］. 洪汉鼎，译. 上海：商务印书馆， 2009 .

吴彤 . 科学实践哲学发展述评［J］. 哲学动态， 2005 （ 5 ）： 40 - 43 . DOI： 10.3969/j.issn.1002-8862.2005.05.008 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1002-8862.2005.05.008 .

张志林 . 科学合理性［M］. 上海：复旦大学出版社， 2015 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

风洞建设与中国早期航空科技发展（1911—1949）

运城市典型流域浮游植物群落结构特征及生态治理策略研究

防止树根扎入棺椁：说古墓中木炭的作用

历史演进中的云南科学技术发展特点

藻源性污染的研究进展