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免费量子模拟器

在强大的模拟器上运行量子电路——可在本地机器上，也可在云端。以下所有选项都完全免费。

全部免费本地与云端GPU 加速（部分）
⬛

Qiskit Aer

免费本地最多 30+ 量子比特

IBM 的高性能量子电路模拟器。Aer 包含多种模拟方法：态矢量、稳定子、密度矩阵、MPS 以及扩展稳定子。可通过 AerCuda 使用 GPU 加速。

最大量子比特数
30+（态矢量）
后端
CPU / GPU
费用
免费
平台
本地
bash
pip install qiskit-aer        # CPU
pip install qiskit-aer-gpu    # GPU (CUDA)
python
from qiskit import QuantumCircuit
from qiskit_aer import AerSimulator

qc = QuantumCircuit(2, 2)
qc.h(0)
qc.cx(0, 1)
qc.measure([0, 1], [0, 1])

sim = AerSimulator()
job = sim.run(qc, shots=1000)
result = job.result()
print(result.get_counts())  # {'00': 501, '11': 499}
开放平台 SDK 指南
☁️

IBM Quantum（云端模拟器）

免费云端最多 5000 量子比特

IBM Quantum Platform 提供免费的云托管模拟器。ibmq_qasm_simulator 可模拟多达 32 个量子比特，而 Statevector 模拟器可处理大型电路。注册一个免费的 IBM Quantum 账户即可使用。

最大量子比特数
5000（MPS 模式）
后端
IBM Cloud
费用
免费套餐
账户
需要
bash
pip install qiskit
pip install qiskit-ibm-runtime
python
from qiskit_ibm_runtime import QiskitRuntimeService
from qiskit_ibm_runtime import SamplerV2 as Sampler

# Free IBM Quantum account needed
service = QiskitRuntimeService(channel="ibm_quantum")
backend = service.least_busy(simulator=True)

sampler = Sampler(mode=backend)
job = sampler.run([qc])
result = job.result()
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🔵

Google Cirq（模拟器）

免费本地态矢量

Cirq 内置的 Simulator 在本地提供精确的态矢量模拟和密度矩阵模拟。cirq.Simulator 和 cirq.DensityMatrixSimulator 使用简单，而 cirq.CliffordSimulator 可高效处理稳定子电路。

最大量子比特数
~25（态矢量）
后端
CPU（NumPy）
费用
免费
平台
本地
bash
pip install cirq
python
import cirq

q0, q1 = cirq.LineQubit.range(2)
circuit = cirq.Circuit(
    cirq.H(q0),
    cirq.CNOT(q0, q1),
    cirq.measure(q0, q1, key='result')
)

sim = cirq.Simulator()
result = sim.run(circuit, repetitions=1000)
print(result.histogram(key='result'))
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🪙

PennyLane（default.qubit）

免费本地JAX/PyTorch可微分

PennyLane 的 default.qubit 是纯 NumPy 模拟器，非常适合量子 ML 研究。使用 lightning.qubit 可获得 C++ 加速，使用 lightning.gpu 可获得 NVIDIA GPU 加速。它们都是免费、本地且可微分的。

最大量子比特数
20+（default.qubit）
后端
NumPy / C++ / GPU
费用
免费
平台
本地
bash
pip install pennylane              # default.qubit
pip install pennylane-lightning     # lightning.qubit (C++)
pip install pennylane-lightning-gpu  # GPU
python
import pennylane as qml
import numpy as np

dev = qml.device("default.qubit", wires=2)
# For GPU: qml.device("lightning.gpu", wires=2)

@qml.qnode(dev)
def bell_state():
    qml.Hadamard(wires=0)
    qml.CNOT(wires=[0, 1])
    return qml.probs(wires=[0, 1])

print(bell_state())  # [0.5, 0., 0., 0.5]
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🟢

NVIDIA CUDA-Q

免费GPUCPU多 GPU

NVIDIA 的开源量子计算平台。CUDA-Q 提供 GPU 加速模拟，处理 30+ 量子比特电路的速度比 CPU 模拟器快数个数量级。可在任何 NVIDIA GPU 上免费本地运行。

最大量子比特数
34+（单 GPU）
后端
NVIDIA GPU
费用
免费（开源）
加速比
相比 CPU 快 100-10000×
bash
pip install cudaq  # Requires CUDA-capable GPU
# Or use Docker: nvcr.io/nvidia/nightly/cuda-quantum
python
import cudaq

@cudaq.kernel
def bell_state():
    qvec = cudaq.qvector(2)
    h(qvec[0])
    cx(qvec[0], qvec[1])
    mz(qvec)

counts = cudaq.sample(bell_state, shots_count=1000)
print(counts)  # { 00:507 11:493 }
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🟠

Amazon Braket（云端模拟器）

免费云端SV1 / DM1 / TN1

AWS Braket 提供三种托管云端模拟器：SV1（态矢量，最多 34 量子比特）、DM1（密度矩阵，最多 17 量子比特）和 TN1（张量网络，最多 50 量子比特）。本地模拟器完全免费；云端模拟器费用约为每任务 $0.075 加计算费用。

SV1 最大量子比特数
34
TN1 最大量子比特数
50
本地模拟
免费（无限制）
云端模拟
约 $0.075/任务
bash
pip install amazon-braket-sdk
python
from braket.circuits import Circuit
from braket.devices import LocalSimulator

# Completely free local simulator
device = LocalSimulator()

circuit = Circuit().h(0).cnot(0, 1)
task = device.run(circuit, shots=1000)
result = task.result()
print(result.measurement_counts)
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💡

使用 HLQuantum 面向任意模拟器

无需分别学习每个 SDK 的模拟器 API，只需使用 HLQuantum 编写一个电路，便可通过一个标志在 Qiskit Aer、Cirq、PennyLane、CUDA-Q 等之间自由切换。

python
hlq.run(qc, backend="qiskit") # Qiskit Aer hlq.run(qc, backend="cirq") # Cirq simulator hlq.run(qc, backend="cudaq") # NVIDIA GPU sim hlq.run(qc, backend="pennylane") # Lightning.qubit
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