Software zur exakten Diagonalisierung von Quantenspin-Hamiltonianern in 1D und 2D

Dec 16 2020

Ich suche eine Software (die auch parallel ausgeführt werden kann) für die exakte Diagonalisierung von Quantenspin-Hamiltonianern in 1D und 2D (z. B. Heisenberg-Modell), die aus einer großen Anzahl von Spinstellen besteht.

Es gibt einige solche Pakete (zB QuSpin, ALPS, SpinPack, Hphi usw.)!

Wenn es jedoch aufgelistet werden kann, welche Vor- und Nachteile hat jedes Paket und welches Paket eignet sich besser für welche Art von Berechnungen?

Viele Anfänger werden von den Antworten profitieren, und jede Hilfe in dieser Richtung wird geschätzt.

Antworten im Format dieser Beispiele sind willkommen:

  • Gibt es ein kostenloses Paket mit robuster CASSCF-Funktionalität?
  • Wie man in der Dichtefunktionaltheorie "meine Füße nass macht", indem man ein Wassermolekül mit Python simuliert
  • Molekulardynamik-Simulationssoftware für Windows
  • Was sind Open-Source-Allelektronen-DFT-Alternativen zu Wien2K?
  • Vorschläge für einen guten Workflow zur Visualisierung der Kristallstruktur
  • Codes für die Nachbearbeitung von Gaußschen Würfeldateien?
  • Mit welcher Software kann eine QTAIM-Analyse durchgeführt werden?
  • Werkzeuge für elektronische Transportberechnungen

Antworten

9 Anyon Dec 16 2020 at 23:15

QuSpin

QuSpin ist ein Open-Source-Python-Code, der eine exakte Diagonalisierung von Spin-, Fermion- und Bosonensystemen ermöglicht. Es bietet eine breite Unterstützung für die Verwendung von Symmetrien, eingeschränkten Hilbert-Räumen, verschiedenen Modellen und der Zeitentwicklung. Die Kombination aus relativ einfacher Python-Syntax und einer großen Anzahl von Tutorials macht es zu einer großartigen Wahl für Anfänger, für kleine Experimente und Zeitentwicklungsprobleme in Vielteilchensystemen. Die Parallelisierungsoptionen sind jedoch begrenzt. Soweit ich weiß, unterstützt QuSpin ab Version 0.3.4 nur die On-Node-Parallelisierung über OpenMP und MKL. Daher ist QuSpin normalerweise nicht die beste Wahl, wenn Sie die größten Systeme erreichen möchten. Darüber hinaus scheint QuSpin derzeit keine integrierte Unterstützung für dynamische Korrelationsfunktionen zu haben, was für die Modellierung unelastischer Experimente von Interesse ist.

Verweise

  1. Projekt auf GitHub: https://weinbe58.github.io/QuSpin/
  2. Einführendes Papier: Phillip Weinberg und Marin Bukov, QuSpin: Ein Python-Paket für Dynamik und exakte Diagonalisierung von Quanten-vielen-Körpersystemen Teil I: Spin-Ketten , SciPost Phys. 2 , 003 (2017) .
  3. Folgepapier : Phillip Weinberg und Marin Bukov, QuSpin: Ein Python-Paket für Dynamik und exakte Diagonalisierung von Quantensystemen. Teil II: Bosonen, Fermionen und höhere Spins , SciPost Phys. 7 , 020 (2019) .