SimQN: ein diskreter Ereignissimulator für Quantennetzwerke vom QNLab der USTC
Projektüberblick: Ein Netzwerkschichtsimulator für die Untersuchung von Quantennetzwerken. Wenn Sie unsere Arbeit verfolgen möchten oder einen einfach zu bedienenden Quantennetzwerksimulator suchen, kommen Sie an SimQN nicht vorbei!
Auf einen Blick
- Was ist das?
- Eine Python-3-Simulationsplattform für QKD-, Verschränkungsverteilungs- und Routing-Forschung ohne vorausgesetzte Netzwerkarchitektur.
- Für wen ist es gedacht?
- SimQN ist ein unter GPLv3 lizenzierter Python-3-Simulator für die Netzwerkschicht-Forschung im Quantenbereich. Das README dokumentiert fünf Versionen, listet sieben Plattformerweiterungen und 21 Arbeiten, die den Simulator verwendet haben, und verlangt bei Forschungseinsatz die Zitierung des IEEE-Network-Artikels.
- Darf ich es kommerziell nutzen?
- Ja, unter Bedingungen. GPL-3.0 ist eine Copyleft-Lizenz: Wenn Sie Software weitergeben, die sie enthält, müssen Sie deren Quellcode unter derselben Lizenz veröffentlichen. Wer sie nur intern betreibt, ohne sie weiterzugeben, löst diese Pflicht nicht aus.
- Wird es noch gepflegt?
- Ja. Die letzten Commits kamen vor 41 Tagen.
- In welcher Sprache ist es geschrieben?
- Hauptsächlich Python, laut der Sprachstatistik von GitHub.
Die Antworten beruhen auf den GitHub-Daten des Projekts (zuletzt abgeglichen am 19. September 2026) und auf unserer Analyse. Sie sind keine Rechtsberatung.
TIEFGEHENDE OPEN-SOURCE-ANALYSE
Ein diskreter Ereignissimulator für die Quantennetzwerk-Forschung
SimQN ist eine Simulationsplattform für diskrete Ereignisse in Quantennetzwerken, die als Python-3-Bibliothek vertrieben wird. Sie zielt auf Untersuchungen der Netzwerkschicht ab und nicht allein auf physikalische Modellierung: Das README nennt QKD-Protokolle, Verschränkungsverteilungsprotokolle, Routing-Algorithmen und Ressourcenzuweisungsschemata als unterstützte Arbeitsbereiche. Das Projekt wird vom QNLab der University of Science and Technology of China entwickelt, und das begleitende Papier erschien in IEEE Network. Das README verweist auf die Projektdokumentation mit Tutorial und API-Handbuch.
Keine vorausgesetzte Netzwerkarchitektur
Die zentrale Designaussage im README ist, dass SimQN keine Architekturannahme trifft. Da es in der Quantenvernetzung noch keine anerkannte Standardarchitektur gibt, bindet der Simulator Nutzer nicht an einen bestimmten Protokollstapel oder ein Topologiemodell. Stattdessen ist er als Allzweckwerkzeug gedacht, das QKD-Netzwerke, Verschränkungsverteilungsnetzwerke und andere Quantennetzwerk-Bewertungen abdeckt. Das Projekt vergleicht sich mit NS3 für klassische Netze und will Forschern modulare Quantenknoten sowie wiederverwendbare Algorithmen und Protokolle bieten, damit nicht für jede Simulation Routing- und Mehrschicht-Protokolllogik neu implementiert werden muss. Das README sagt, die Entwickler glauben, dass dies die Last der Nutzer deutlich verringert.
Leistungsentscheidungen und physikalische Modelle
Der Leistungsansatz von SimQN hat zwei im README dokumentierte Teile. Erstens verwendet es Cython, um kritischen Code in C/C++-Bibliotheken zu kompilieren. Zweitens bietet es neben den üblichen quantenzustandsbasierten physikalischen Modellen ein höheres, auf Fidelity basierendes Verschränkungsmodell, das den Rechenaufwand reduziert. Das README nennt außerdem Hilfsmodelle für den Aufbau von Topologien, die Erstellung von Routing-Tabellen und die Verwaltung mehrerer Sitzungsanfragen. Was das README nicht angibt, sind Benchmark-Zahlen oder Vergleichsdaten; die Leistungsaussagen sind qualitativ und müssten separat verifiziert werden.
Installation und erste Simulation
Der dokumentierte Installationsweg ist pip: Das README gibt den Befehl `pip3 install -U qns` an. Das erste Beispiel baut eine Zufallstopologie mit 150 Knoten und 450 Quantenkanälen auf, installiert auf jedem Knoten eine EntanglementDistributionApp, konstruiert ein QuantumNetwork mit Dijkstra-Routing, erzeugt zufällige Sitzungsanfragen und führt den Simulator über ein Zeitfenster aus. Das Beispiel setzt auch Anfangsfidelity, Kanalverzögerungen, Speicherkapazität und Senderate als Parameter. Das README verweist für weitere Details auf die gehostete Dokumentation, ein Tutorial und ein API-Handbuch.
Versionsgeschichte und Fahrplan
Die Versionsgeschichte im README verzeichnet fünf Versionen. v0.1.4 (März 2022) führte den prioritätswarteschlangenbasierten Ereignisplaner, Qubit- und EPR-Physik-Backends, Quantenknoten- und Kanalentitäten, Topologie- und Routing-Werkzeuge sowie BB84- und Verschränkungstausch-Anwendungen ein. v0.1.5 (September 2022) ergänzte Cython-Optimierung, Mehrprozessunterstützung, Quantenspeicher- und Verzögerungsmodelle sowie Überwachungswerkzeuge. v0.2.1 (April 2025) fügte Zufallstopologie-Generatoren (ER-, BA- und Dual-BA-Modell) sowie CASCADE-Fehlerkorrektur mit Privatsphärenverstärkung für BB84 hinzu. v0.2.2 (Januar 2026) ergänzte einen hash-bucket-basierten Ereignisplaner und echte Topologie-Generatoren, darunter AboveNet, AGIS und den GML-Import aus dem Internet Topology Zoo. v0.2.3 (Juni 2026) führte heap-basierte Ereignisplanung mit StableEventPool, Dijkstra mit binärem Heap, eine ClassicChannel-Erweiterung für zuverlässige Paketzustellung und Reihenfolge sowie einen Link-Dekohärenz-Quantenkanal mit differenzierter Link-Fidelity hinzu. Der Fahrplan nennt geplante Arbeiten für die 0.2.x-Linie und künftige Versionen, darunter weitere Topologie-Generatoren, Routing-Protokolle wie Q-CAST und REPS, Quanten-Repeater und -Switches sowie eine GUI.
Forschungsadoption und Plattformerweiterungen
Das README berichtet, dass SimQN als Simulationsplattform in 21 begutachteten wissenschaftlichen Arbeiten verwendet wurde, mit insgesamt 70 Zitierungen auf Google Scholar, und dass sieben Simulationsplattformen oder Systemerweiterungen auf SimQN aufgebaut wurden. Zu den gelisteten Erweiterungen gehören eine Docker-Umgebung für QKD-Netzwerksimulationen, eine quanteninspirierte RAN-Integration mit OpenAirInterface, MQNS auf Basis von SimQN v0.1.5 sowie mehrere routingorientierte Projekte wie Fidelity-Guaranteed-Entanglement-Routing und QKDsim. Das README listet außerdem 21 akademische Arbeiten auf, die SimQN verwendet haben, über IEEE, ACM und andere Kanäle. Diese Zahlen stammen aus dem README selbst; eine unabhängige Verifikation der Zitierzahlen würde eine direkte Prüfung bei Google Scholar erfordern.
Lizenz, Autoren und Zitierung
SimQN wird unter GPLv3 veröffentlicht. Die GNU GPL v3 gewährt Nutzern die Freiheit, das Programm zu kopieren, zu verteilen und zu modifizieren, verlangt, dass modifizierte Versionen als geändert markiert werden, und erklärt, dass für diese freie Software keine Garantie besteht. Der Lizenztext behandelt keine Sicherheitslage, Support-Zusagen oder Produktionsreife; diese Aspekte müssten separat bestätigt werden. Das README nennt sieben Papierautoren von der USTC und der Kanazawa-Universität, listet sieben weitere Mitwirkende auf und bietet einen BibTeX-Eintrag für den IEEE-Network-Artikel, der bei Forschungseinsatz von SimQN zitiert werden soll.
Redaktionelles Fazit
SimQN ist ein unter GPLv3 lizenzierter Python-3-Simulator für die Netzwerkschicht-Forschung im Quantenbereich. Das README dokumentiert fünf Versionen, listet sieben Plattformerweiterungen und 21 Arbeiten, die den Simulator verwendet haben, und verlangt bei Forschungseinsatz die Zitierung des IEEE-Network-Artikels. Was das README nicht liefert, sind Benchmarkdaten, unabhängige Zitierprüfung oder Support-Zusagen; diese müssen separat verifiziert werden.
Community-Notizen