量子科技中心_量科网

由于量子网络硬件成本高昂且尚未普及，模拟工具对于量子网络架构和协议的设计评估至关重要。然而，设计可扩展且计算高效的量子网络模拟器存在本质挑战：其一，必须在经典计算平台上模拟量子动力学，同时捕捉量子纠缠（这一无经典网络对应物的量子资源）的状态性和非局域特性；其二，量子网络本质上是混合系统，协议执行从根本上依赖于经典信号交互。这使得量子操作与经典消息交换的精准协同模拟成为核心需求。为此，该研究团队推出Q2NS——基于ns-3平台构建的模块化可扩展量子网络模拟器，旨在将量子网络原语与ns-3成熟的经典协议栈无缝集成。Q2NS采用解耦协议控制逻辑与节点/信道级操作的模块化架构，支持跨异构且持续演进的量子互联网场景进行快速原型设计。通过统一接口原生支持多种量子态表示法，可自由切换态矢量、密度矩阵和稳定器后端。该工作通过实际用例研究和全面基准测试验证了Q2NS的性能，在保持建模灵活性的同时，其计算效率显著优于现有代表性方案。此外，团队还开发了专用可视化工具，可同步呈现物理连接与纠缠连接拓扑，支持纠缠态操作，直观展示纠缠动力学与协议行为。Q2NS为推进量子互联网研究提供了灵活、开放且可扩展的仿真平台。