近日，在国家重点研发计划项目支持下，郑州大学国家超级计算郑州中心参与的相关研究取得阶段性进展——量子编译框架 QLLVM（Quantum LLVM） 正式开源发布。该框架基于 MLIR+LLVM 技术栈构建，旨在为通用计算、超级计算、智能计算与量子计算的融合发展提供统一、开放、可扩展的编译底座。

融合计算时代：量子编译亟需“统一底座”

随着量子计算逐步从算法研究走向工程应用，编译器的重要性日益凸显。量子程序要真正运行在模拟器或真实硬件上，不仅需要完成从高级语言到底层指令的转换，还需解决线路优化、硬件适配、执行效率提升以及与经典程序协同等一系列关键问题。

当前，量子软件生态虽发展迅速，但仍面临普遍挑战。像前端语言和开发框架多样（如 OpenQASM、Qiskit 等），导致程序表示不统一；后端硬件与 SDK 差异明显，不同平台间的迁移成本较高；编译优化能力分散，大量基础能力被重复开发，缺乏统一的复用机制；此外，与经典高性能计算生态结合不深，难以与 C++、CUDA、MPI、OpenMP 等形成低开销协同。

在实际应用中，量子计算已不再是孤立运行的单一模块。参数优化、分布式仿真、混合求解、量子机器学习等场景，均需量子任务与 CPU、GPU 乃至大规模并行系统紧密配合。面向“量超智”融合趋势，构建一个同时兼容量子与经典异构任务的统一编译基础设施，已成为关键需求。

QLLVM：基于 MLIR/LLVM 的“经典—量子”统一编译框架

针对上述问题，QLLVM 从编译基础设施入手，借鉴 LLVM 在经典计算领域的成功路径，构建面向量子与 HPC 统一编译的公共底座。通过通用中间表示与模块化 Pass 体系，实现多前端、多后端的互操作，减少重复开发，推动量子计算工程化落地。

QLLVM 整体采用三层统一编译流水线设计，实现从前端输入到后端生成的全流程贯通。在前端层，它支持将不同来源的量子程序转换为内部统一的 MLIR Quantum Dialect，从而降低对具体源语言和工具链的绑定。在中端层，QLLVM 提供了可复用的编译 Pass 机制，既包含硬件无关的逻辑优化，也支持面向特定设备约束的可插拔优化；优化后的程序可逐步 Lowering 到 LLVM IR/QIR，形成标准化、可扩展的编译链路。在后端层，该框架不仅能够面向量子模拟器或真实量子硬件生成目标代码，还支持在同一构建流程中，将量子任务与 C++、CUDA 等经典程序统一编译、统一链接，最终生成单一可执行文件。

值得关注的是，QLLVM 强调编译器级的融合能力。在同一工程内，量子线路、CPU 函数、CUDA 核函数可被统一编译、统一链接，为复杂异构任务提供更低开销、更强协同的实现路径。

开源即生态：面向开发者与研究者的双接口

QLLVM 已在 GitHub 与 Gitee 同步开源，采用 Apache 2.0 许可证，鼓励产学研协同共建。为了方便不同背景的用户，项目提供了两套接口：面向应用开发与教学入门的 VS Code 插件（qcoder-chat、qcoder-compiler），支持开发、编译、运行的完整闭环；同时提供命令行工具，面向编译器研究与工程集成，支持对编译流程的精细化控制，适配自动化构建与测试链路。

项目链接：  

GitHub： https://github.com/QCFlow/QLLVM

Gitee： https://gitee.com/QCFlow/qllvm

文档： https://qllvm-documentation.readthedocs.io

研究成果支撑：

团队围绕 QLLVM 的研究成果已发布 arXiv 论文，系统介绍了框架设计理念、关键技术路线与混合编译机制，进一步展示了该框架在支撑“量超智”融合计算方面的潜力。

论文链接：http://arxiv.org/abs/2604.15094

面向未来：筑牢融合计算的“通用编译底座”

当前，“通用计算、超级计算、智能计算、量子计算”的先进算力基础设施融合成为发展趋势。作为面向融合计算的重要基础软件，此次QLLVM的开源发布，作为融合软件栈QCFlow的重要一环，有助于推动量子软件从“分散开发、各自适配”走向“统一表示、统一编译、统一协同”。

未来，QCFlow软件栈不仅有望在量子机器学习、分布式量子计算、复杂科学计算与组合优化等领域发挥更大作用，也将为经典算力平台与量子能力的深度融合提供关键软件支撑。随着与产业伙伴在编译链、调度链、平台链等方向持续协同，“经典+量子”“量超智融合”的基础软件生态将进一步完善，为构建开放、自主、可持续演进的新型算力体系提供坚实底座。