Overview of Simulation Platforms for Quantum Communications Research

In recent years the research in quantum computing and quantum communication technologies have made significant advancements towards large-scale practical implementation. Despite these improvements, the high manufacturing costs and the physical limitations of the technologies at our disposal remain major obstacles for experimental research. Therefore many institutions have developed simulation platforms capable of modeling quantum communications networks and their protocols. In this thesis we analyze prominent examples of these simulators, such as NetSquid, NetQASM, SquidASM, SimulaQron, QKDNetSim+ and SeQUeNCe, focusing on their architectures, functionalities and limitations, and also discussing their possible future development and practical applications.

Negli ultimi anni, la ricerca nel campo del calcolo quantistico e delle tecnologie di comunicazione quantistica ha compiuto notevoli progressi verso un'implementazione pratica su larga scala. Nonostante questi miglioramenti, gli elevati costi di produzione e i limiti fisici delle tecnologie attualmente a nostra disposizione continuano a rappresentare importanti ostacoli alla ricerca sperimentale. Per questo motivo, numerose istituzioni hanno sviluppato piattaforme di simulazione in grado di modellare reti di comunicazione quantistica e i relativi protocolli. In questa tesi analizziamo alcuni tra i più significativi simulatori, come NetSquid, NetQASM, SquidASM, SimulaQron, QKDNetSim+ e SeQUeNCe, concentrandoci sulle loro architetture, funzionalità e limitazioni, e discutendone i possibili sviluppi futuri e le applicazioni pratiche.