QNET

百度量子网络工具集

QNET (Quantum NETwork) 是由百度量子计算研究所研发的量子网络工具集，旨在加速量子网络协议设计，量子网络架构测试以及量子网络标准制定与部署。QNET 提供完备的离散事件仿真框架，帮助对量子网络系统状态进行高效跟踪和准确模拟，模块化设计可为不同量子网络架构提供测试环境。

研发背景

量子网络是通过量子技术赋能经典网络的一种方式，通过对量子资源以及量子通信技术的使用，来提升经典网络的信息处理能力，加强信息传输的安全性，提供全新的互联网服务。量子网络的互连互通将会形成量子互联网，这被认为是 21 世纪最重要的技术前沿之一，其广阔的应用前景引起了全球关注和各国的竞相布局。国内方面也在加紧量子互联网的部署与建设，“墨子号”量子科学卫星的发射、量子通信骨干网“京沪干线”的开通，都标志着国家对量子互联网发展的重视与投入。

量子互联网的结构比经典互联网更为复杂，除了通常网络需要考虑的带宽、时延、吞吐量、丢包率等性能参数，更需要考虑保真度、成功概率、相干时间等量子因素的限制。大量参数的相互作用，使得量子网络协议及架构的设计和测试超出了常规数学工具处理的范畴，自动化的网络仿真提供了更高效的解决思路。

主要功能

量子网络工具集 QNET 旨在搭建一套高效的量子网络协议与体系结构的设计工具，助力量子网络协议性能的快速比较、验证与调试，从而加速相关技术的研发，大幅降低试错成本。QNET 向下接入量子硬件，部署量子网络协议算法，向上提供网络架构及应用服务，属于百度量子平台中的软件平台。

产品特色

量子网络工具集 QNET 当前版本具有如下特色：

特色案例

“墨子号”卫星是世界首颗量子科学实验卫星，于2016年8月16日发射升空，是构建全球量子互联网的一步前瞻性探索。2017年，“墨子号”与地面兴隆站进行实验，演示了天地一体的量子密钥分发。实验过程中，墨子号先后经过姿态调整、跟踪锁定、密钥分发、数据后处理等一系列流程，有效密钥分发时间为5分钟左右。利用量子卫星可以有效拓展量子密钥分发的距离，克服实现全球性量子互联网的瓶颈。但是，卫星实验（包括其仿真）的难点在于量子卫星的位置实时变化，需要不断进行追踪和数据更新。

通过 QNET 工具集的使用建模，可以对2017年的“墨子号”量子密钥分发实验的流程和数据进行仿真实验，结果显示仿真数据和真实数据高度吻合，从而完成了对墨子号量子卫星实验的仿真验证。该案例很好地展现了量子网络仿真工具在协议验证上的优势，即使在没有真实硬件设备的情况下也能快速分析协议性能，进而优化协议参数，降低试错成本；特别是对于量子网络架构标准制定以及量子卫星等大型工程，更需要适当的仿真工具进行辅助。

特色模块

QNET 中设计了 QPU 模块，旨在提供一种能够将量子网络协议编译为标准量子电路，从而能够连接量子真机进行仿真运行的解决方案。通过调用 QPU 模块，用户可以对设计好的网络协议进行仿真测试。量子网络协议中复杂的网络行为（包括本地操作和网络通信）将自动被映射到量子电路上，用户可以选择本地和云端模拟器运行量子电路，或连接真机运行以获得真实的实验数据。

在量子计算机上对量子网络协议展开仿真测试，能够对量子网络协议的各方面性能进行检测，从而帮助用户对协议进行优化，加速量子网络协议从最初的设计提出到最终标准化部署的发展。与此同时，使用量子计算机对量子网络协议仿真也可以有效避免经典仿真方式的计算瓶颈。

学习教程

QNET 提供了从理论到实践的详尽教程，用户可以通过官网进行学习。现有教程的内容安排如下：

全国各地天气预报查询

上海市

云南省

云南省

云南省