PART I
1能力概览
1.1 五种计算后端
DLL 提供 5 种量子态存储后端，按量子比特规模与电路特征自动选择最优路径：
StateVector (Dense)
32 qubits
密集存储全态向量
f64 精度 · 2ⁿ 内存
Sparse
64 qubits
稀疏态向量
只存非零振幅
MPS
100,000 qubits
矩阵乘积态
低纠缠电路高效
Stabilizer
256 qubits
Clifford 电路
Tableau O(n²) 算法
Hybrid (GPU)
32 qubits
GPU/CPU 自动切换
GPU 失败回退 CPU
后端选择策略：≤12 比特用 Dense（最快）；13–64 比特用 Sparse（省内存）；低纠缠大电路用 MPS（可上万比特）；纯 Clifford 电路用 Stabilizer（最快）；有 GPU 用 Hybrid（加速）。
1.2 二十一种量子门
DLL 支持 21 种量子门，覆盖教学、研究、算法开发全部需求：
单比特门（10 种）
双比特门（9 种）
三比特门（2 种）
GUI 可视化门：GUI 拖拽支持 H / X / Y / Z / S / T / CNOT / CZ / SWAP 共 9 种常用门。DLL FFI 接口支持全部 21 种门，开发者可通过 qsim_state_run_circuit 批量执行任意门组合。
设计哲学：DLL 是"量子电路执行引擎"，不绑定特定算法。用户可基于此引擎自行实现 VQE / QAOA / Grover / 量子相位估计 / 哈密顿量模拟等任意量子算法。这是"授人以渔"而非"授人以鱼"。
PART III
3基准性能对比
与主流量子模拟器公开数据对比。QuantumSim 以 Rust 1.96 原生实现、wgpu 22 跨平台 GPU、稀疏态 64 比特、MPS 10 万比特、FFI C/Python/Rust 多语言调用五项指标领先。
| 软件 |
实现语言 |
最大 qubits |
GPU 后端 |
稀疏态 |
MPS 张量网络 |
FFI 多语言 |
| ★ QuantumSim |
Rust 1.96 |
32q(Dense) / 64q(Sparse) / 10万q(MPS) / 256q(Stab) / 32q(GPU) |
✅ wgpu 22 跨平台 |
✅ 64q |
✅ 10万q |
C / Python / Rust |
| Qiskit Aer |
Python / C++ |
32–40q |
cuQuantum CUDA |
❌ 无 |
有限 |
Python only |
| Cirq + qsim |
Python / C++ |
30–40q |
CUDA |
❌ 无 |
❌ 无 |
Python only |
| QuTiP 5 |
Python / NumPy |
20–25q |
❌ 无 GPU |
❌ 无 |
❌ 无 |
Python only |
| Intel QS |
C++ |
30–42q |
MPI 多节点 |
❌ 无 |
❌ 无 |
C++ only |
| PennyLane |
Python / C++ |
28–32q |
lightning.gpu |
❌ 无 |
❌ 无 |
Python only |
独有优势：稀疏态向量（64 比特 GHZ）/ MPS（10 万比特）/ wgpu 22 跨平台 GPU 三项在同类软件中无竞争对手。Rust 原生实现保证内存安全与零成本抽象，FFI C ABI 可被 Python / C / C++ / Rust / Go / C# / Java 等任意支持 FFI 的语言直接调用。
FAQ
5常见问题
支持多少量子比特？
按 5 种后端区分：Dense 最多 32 比特（全矩阵 f64 精度）；Sparse 最多 64 比特（稀疏态向量）；MPS 最多 100,000 比特（低纠缠电路）；Stabilizer 最多 256 比特（Clifford 电路）；Hybrid 最多 32 比特（GPU 加速）。GUI 限制 1–20 比特以保证交互流畅。
能否用 DLL 跑 VQE？
可以。用户自行实现 VQE 的 ansatz 构造与经典优化器，DLL 提供 H / Ry / Rz / CNOT 等门操作和振幅读取接口。平台定位是"电路执行引擎"而非"算法黑盒"，让用户真正掌握算法底层。
能否与 Qiskit / Cirq 互通？
可以。DLL 支持 OpenQASM 2.0 格式导入导出，Qiskit / Cirq 生成的 QASM 电路字符串可直接用 qsim_run_openqasm() 执行，零迁移成本。
涡旋场动画代表什么？
涡旋场是量子态向量的可视化投影——振幅对应亮度，相位对应旋转方向。让抽象复数向量变为可见漩涡，辅助初学者建立直觉。支持 4 种渲染模式（相位+亮度 / 概率密度 / 纯相位 / 留数热图）。
是否需要联网？
完全本地运行，零联网，零云端往返，零注册。双击 exe 即用，DLL 直接 FFI 调用零网络开销。
DLL 能被哪些语言调用？
任何支持 C ABI FFI 的语言：Python（ctypes）、C / C++、Rust（libloading）、Go（cgo）、C#（DllImport）、Java（JNA）等。
如何选择后端？
≤12 比特用 Dense（最快）；13–64 比特用 Sparse（省内存）；低纠缠大电路用 MPS（可上万比特）；纯 Clifford 电路用 Stabilizer（最快）；有 GPU 用 Hybrid（加速）。
支持哪些量子门？
共 21 种。单比特门 10 种：H / X / Y / Z / S / T / Rx / Ry / Rz / U3；双比特门 9 种：CNOT / CZ / SWAP / iSWAP / XX / YY / CRx / CRy / CRz；三比特门 2 种：Toffoli / Fredkin。GUI 拖拽支持前 9 种常用门，DLL FFI 支持全部 21 种。