本文研究一些新的基于量子力学原理的器件如量子点细胞自动机(QCA)、单电子晶体管(SET)取代以FET器件为基础超大规模集成电路，主要在单电子晶体管建模和单电子电路综合做了一些研究工作。 本文首先对基于曲线拟合单电子晶体管SPICE模拟进行深入系统的研究和探讨，及对单电子晶体管半分析模拟方法也做了深入的研究并进行了MATLAB仿真。然后在此基础上提出了基于主方程法单电子晶体管SPICE模拟新方法，本论文结合当前电路模拟软件SPICE程序和单电子晶体管主方程模拟算法，通过选择单电子岛电子数的主要状态，建立单电子晶体管主方程，然后求解主方程，求得单电子晶体管SPICE等效模型的受控源的非线性函数，然后利用集成电路辅助分析软件SPICE的ABM(模拟行为建模)建立单电子晶体管(SET)SPICE等效模型，利用SET的等效模型对单电子晶体管V-I特性进行仿真，实验证明此方法与直接解主方程法相比具有一定的精度。进而，本文研究了基于单电子晶体管单电子电路应用；研究以薛定鄂(Schrodinger)方程为基础的量子点细胞自动机电路综合理论，本文以量子细胞神经网络为综合实例，建立耦合量子点的薛定鄂(Schrodinger)方程组，通过化简得到类似细胞神经网络的非线性电路方程。最后研究了基于量子点细胞自动机数字集成电路设计，通过建立逻辑方程，简化逻辑方程，并设计基于精简QCA择多逻辑门8位加法器，并用QCADesign进行了仿真，实验证明设计正确性。