告别“卡脖子”! 首款国产量子芯片设计软件诞生

来源：昆峰量子

2021年6月30日，上海昆峰量子科技有限公司“昆昇”量子芯片设计服务云平台(Quantum-chip Design Automation Platform:QDAP)Alpha版正式发布上线。

“昆昇”是昆峰量子倾力打造的一站式面向量子芯片设计的专用软件工具，也是全世界第一家“云原生”面向量子芯片设计自动化（QDA）的平台，旨在为量子计算和量子器件领域的从业人员提供即开即用、基于云端的量子芯片设计服务，可满足相关科研与工程研发需求。这也是第一款国产QDA软件工具。

图1. 昆峰量子“昆昇”量子芯片设计服务云平台模拟四量子比特设计版图

在传统EDA均在积极上云的背景下，昆峰自主研发的量子芯片设计 (QDA)软件，自立项开始的整体架构设计阶段就立足于云端，支持灵活部署，是全球第一家“云原生”面向量子芯片的设计工具。在多位海归资深专家的带领下，昆峰量子QDA开发团队积极钻研，在量子计算极具挑战性的量子芯片设计领域率先推出一站式云端解决方案，为量子计算芯片设计人员提供即开即用、所见即所得的无代码云端芯片设计环境：友好易用的界面有效降低了量子芯片设计的准入门槛，让量子芯片设计领域可以吸纳更多人才；“云原生”架构结合模块化设计，支持系统公有云、私有云的灵活部署，大大减轻用户构建和管理自己的高性能计算及IT基础架构的负担，使得设计人员能专注在芯片的设计创新上；专业的自动化工具可以有效提升量子芯片设计人员的设计迭代速度，提升研发效率。

当前昆峰量子正与国内多所重点大学和科研机构的量子计算团队积极展开合作，迭代升级、持续丰富“昆昇”的各项功能，以期更好地服务相关团队的需求。多名试用过“昆昇”量子芯片设计服务平台的专家学者表示：“该设计服务平台使得量子芯片设计人员能更轻松、高效的进行量子芯片设计工作，能够帮助我们更加专注于量子芯片本身的设计创新上”；华南师范大学教授、广东省量子精密测量工程技术研究中心副主任张新定特别点评道“昆峰量子的设计服务平台提供了友好易用的界面，有效降低了量子芯片设计的准入门槛，能让学生快速上手尝试量子计算芯片的设计和模拟，有助于吸引更多人才加入量子计算这个领域，从这个角度来看会有力推动行业的加速发展与繁荣。”

“昆昇”量子芯片设计服务平台当前提供多种量子芯片的设计流程。设计人员可以选择从量子芯片的光学掩膜版图开始，通过电磁模拟获得版图设计的等效电路图，继而对该等效电路图进行量子化以及模拟分析，从而获得该芯片设计图所对应的主要物理参数。设计人员也可以选择从抽象的物理电路图出发，模拟所输入物理电路图所对应的量子系统，分析计算出相应的量子芯片、特别是所包含量子比特信息在内的关键物理参数。完善的自动化流程，支持用户对量子芯片、特别是量子比特设计的关键参数进行扫描、分析来寻找最优化的设计参数。对于完成模拟之后的设计版图，平台亦支持用户快速下载导出、团队同事间分享协作，进行验证进一步完善。

图2. 昆峰量子“昆昇”量子芯片设计服务云平台设计流程示意图

在传统集成电路行业，EDA软件和光刻机均是我国需要重点攻关的“卡脖子”领域。自上世纪90年代海外EDA三巨头大举进入中国开始，国产EDA就陷入了长期沉寂。尽管国家及时启动“核高基”重大专项计划，还有华大九天等一批国产EDA企业持续不断的努力，但时至今日国产EDA发展依旧步履艰难，所得到的教训深刻且惨痛，那就是一旦错过关键时间节点，是需要付出百倍甚至千倍的努力去追赶的。有鉴于此，正逢当前量子计算处于基础科学研究向工程集成以及产业化发展的过渡阶段，学术界与产业界更应该紧密结合一起推动领域快速向前发展。我国不惜重金投入布局量子芯片和器件，正是要在量子信息技术的芯片领域中，避免像传统集成电路行业那样继续遭遇到“卡脖子”，从而实现真正的弯道超车和自主可控。

在此背景下，昆峰量子为支持量子计算产业链中关键的设计环节，着眼于未来复杂量子芯片设计的强算力和强协作需求，倾心打造了全世界首家“云原生”面向量子芯片设计自动化（QDA）的专用平台，为我国量子芯片设计行业的发展打下了一个坚实的基础，有助于量子芯片的设计与制备逐步形成良好的分工协作，从而加速整个产业的创新与发展。

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