QuTiP-BoFiN：一个玻色与费米数值层级运动方程库及其在光捕获、量子控制与单分子电子学中的应用
量子物理
2023-04-26 v3 化学物理
摘要
“层级运动方程”（HEOM）方法是一种强大的精确数值方法，用于求解与非马尔可夫、非微扰环境耦合的量子系统的动力学并求其稳态。它最初在物理化学背景下发展，后来也被扩展并应用于固体物理、光学、单分子电子学和生物物理中的问题。在此我们呈现一个集成于强大 QuTiP 平台的 Python 数值库，它实现了针对玻色与费米环境的 HEOM。我们用一系列示例展示其效用。对于玻色情形，我们包含任意谱密度拟合的演示，以及 Fenna-Matthews-Olson 光合复合体中能量转移动力学的示例，展示了合适的非马尔可夫环境如何抵御纯退相干。我们还演示了如何使用 HEOM 来基准化自旋与其环境动态解耦的不同策略，并表明当环境谱密度非常宽时，Uhrig 脉冲间隔方案不如等间距脉冲最优。对于费米情形，我们给出一个可积的单杂质示例作为代码基准，以及一个杂质与单一振动模式强耦合的更复杂示例，应用于单分子电子学。
引用
@article{arxiv.2010.10806,
title = {QuTiP-BoFiN: A bosonic and fermionic numerical hierarchical-equations-of-motion library with applications in light-harvesting, quantum control, and single-molecule electronics},
author = {Neill Lambert and Tarun Raheja and Simon Cross and Paul Menczel and Shahnawaz Ahmed and Alexander Pitchford and Daniel Burgarth and Franco Nori},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.10806},
year = {2023}
}
备注
20 pages, 15 figures. Updated to describe package inclusion in QuTiP v4.7 (www.qutip.org), new examples (optimal pulse spacing in dynamical decoupling, quantum heat transport), and inclusion of additional contributors in author list. Further updates to expand examples, clarify content and summarize existing packages