【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，北京量子信息科學(xué)研究院(以下簡(jiǎn)稱“量子院”)量子接口器件與系統(tǒng)研究團(tuán)隊(duì)攜手清華大學(xué)集成電路學(xué)院、上海交通大學(xué)集成電路學(xué)院相關(guān)研究人員，秉持“量智融合”發(fā)展理念，圍繞規(guī)?；孔佑?jì)算核心硬件技術(shù)開展協(xié)同攻關(guān)，在高性能量子測(cè)控芯片方面取得重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)首次將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)片上學(xué)習(xí)機(jī)制引入超低溫量子讀出芯片，實(shí)現(xiàn)了量子比特讀出閾值的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)，以及讀出參數(shù)漂移的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)，成功研制出首款A(yù)I強(qiáng)化的低溫CMOS量子測(cè)控芯片。相關(guān)成果以“A Cryo-CMOS Fully-Integrated Superconducting Qubit Reflectometry Readout IC with FCNN-Based Adaptive Drift Mitigation and FIR-DSM-Based Stimulus TX”為題，發(fā)表于2026年6月14-18日在美國(guó)召開的集成電路領(lǐng)域頂級(jí)會(huì)議2026 IEEE Symposium on VLSI Technology and Circuits(VLSI Symposium)。
 

　　推進(jìn)量子計(jì)算的規(guī)模化與集成化，是當(dāng)前加速量子計(jì)算實(shí)用化的核心任務(wù)，而工作于超低溫環(huán)境的量子測(cè)控芯片被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵支撐技術(shù)之一。研究團(tuán)隊(duì)自2021年起，系統(tǒng)開展了"器件模型—核心IP—測(cè)控芯片—平臺(tái)驗(yàn)證"的體系化超低溫芯片研究。隨著研究的持續(xù)深入，量子比特讀出芯片逐漸面臨極限噪聲與保真度退化、有限制冷功率與高性能測(cè)控、長(zhǎng)周期測(cè)控與隨機(jī)漂移等一系列挑戰(zhàn)，而上述因素的相互耦合進(jìn)一步加劇了高性能量子測(cè)控芯片的設(shè)計(jì)難度。
 

　　針對(duì)上述挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)秉持“量智融合”理念，提出了一種融合人工智能算法的低溫CMOS量子測(cè)控芯片架構(gòu)。芯片內(nèi)部集成了基于全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的量子態(tài)分類器，通過片上學(xué)習(xí)與權(quán)重更新，實(shí)現(xiàn)量子態(tài)判決閾值的實(shí)時(shí)優(yōu)化；同時(shí)構(gòu)建了讀出參數(shù)實(shí)時(shí)漂移監(jiān)測(cè)與自適應(yīng)校準(zhǔn)機(jī)制，可依據(jù)梯度算法實(shí)現(xiàn)量子比特讀出參數(shù)漂移的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)。相比傳統(tǒng)依賴人工周期性校準(zhǔn)的方法，該架構(gòu)能有效解決長(zhǎng)周期測(cè)控的抗漂移難題，并具備實(shí)現(xiàn)量子比特自適應(yīng)初始化的潛力，為未來大規(guī)模量子計(jì)算系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行提供了重要支撐。在芯片設(shè)計(jì)方面，研究團(tuán)隊(duì)提出了基于內(nèi)嵌有限脈沖響應(yīng)濾波器與ΔΣ調(diào)制器(FIR-DSM)的低功耗激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生技術(shù)，以及數(shù)字中頻反射讀出電路拓?fù)?，?shí)現(xiàn)了量子態(tài)讀出激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生、反射信號(hào)接收、數(shù)字解調(diào)、量子態(tài)分類與漂移校準(zhǔn)等核心功能的全集成。芯片采用28 nm CMOS工藝制造，在4 K環(huán)境下激勵(lì)發(fā)射機(jī)功耗僅為2.6 mW，較已有同類研究降低約1.9倍；讀出芯片總功耗僅為10.3 mW，在當(dāng)前已報(bào)道的同等集成度超低溫量子讀出芯片中處于最佳水平。
 

　　該工作的主要參與人員包括：量子院兼聘/清華大學(xué)李鐵夫副教授、量子院劉其春高級(jí)工程師，上海交通大學(xué)郭衍束副教授，清華大學(xué)姜漢鈞教授、鄧寧研究員、王志華教授和李賀悅、張思琪、石俊、陰詩(shī)杰等研究生，以及新加坡南洋理工大學(xué)鄭元謹(jǐn)教授等。該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的支持。
 

　　【延伸】
 

　　IEEE Symposium on VLSI Technology and Circuits(VLSI Symposium)是國(guó)際集成電路領(lǐng)域最具影響力的旗艦學(xué)術(shù)會(huì)議之一，由IEEE與日本應(yīng)用物理學(xué)會(huì)(JSAP)聯(lián)合主辦。會(huì)議涵蓋先進(jìn)半導(dǎo)體工藝技術(shù)、集成電路設(shè)計(jì)與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等前沿方向，是展示全球集成電路領(lǐng)域最新研究成果的重要國(guó)際學(xué)術(shù)平臺(tái)。VLSI Symposium與ISSCC、IEDM共同被譽(yù)為國(guó)際集成電路領(lǐng)域最具影響力的三大頂級(jí)會(huì)議，每年吸引全球?qū)W術(shù)界與工業(yè)界的大量專家學(xué)者參會(huì)。
 

　　引用：我院聯(lián)合清華大學(xué)、上海交通大學(xué)研制出首款A(yù)I強(qiáng)化的低溫CMOS量子測(cè)控芯片 北京量子信息科學(xué)研究院 【引用時(shí)間：2026年6月25日】