WaveTrain：基于张量链的链状系统数值量子力学 Python 软件包
量子物理
2023-05-10 v2
摘要
WaveTrain 是一款用于仅具有最近邻（NN）相互作用的链状量子系统数值模拟的开源软件。该 Python 软件包以哈密顿算符与（定态或含时）状态向量的张量链（TT，或矩阵乘积）格式表示为核心。它构建于 Python 张量链工具箱 Scikit-tt 之上，后者为 TT 格式提供高效的构造方法与存储方案。其用于特征值问题与线性微分方程的求解器分别在 WaveTrain 中用于定态与含时薛定谔方程。通过采用高效分解构造低秩表示，状态向量的张量链秩通常仅边际依赖于链长 N。这导致计算量随 N 增长仅略快于线性，从而缓解了维数灾难。作为完整量子力学类的补充，WaveTrain 还包含用于二分系统完全经典及量子-经典混合（Ehrenfest 或平均场）动力学的类。其图形功能允许动态可视化量子动力学，并提供基于约化密度矩阵的若干不同表示供选择。尽管 WaveTrain 是为处理分子固体或共轭有机聚合物中的准一维激子能量传输（包括与声子的耦合）而开发，它可用于任意类型的链状量子系统，无论有无周期性边界条件，且仅有 NN 相互作用。
引用
@article{arxiv.2302.03725,
title = {WaveTrain: A Python Package for Numerical Quantum Mechanics of Chain-Like Systems Based on Tensor Trains},
author = {Jerome Riedel and Patrick Gelß and Rupert Klein and Burkhard Schmidt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.03725},
year = {2023}
}