quandary

Qualdary - Kontrol optimal untuk sistem kuantum terbuka dan tertutup

Qualkary mengimplementasikan pemecah optimasi untuk kontrol kuantum optimal yang terbuka dan tertutup. Model dinamika kuantum yang mendasari sistem kuantum terbuka atau tertutup, menggunakan persamaan Schroedinger untuk vektor keadaan (tertutup), atau persamaan master lindblad untuk matriks kepadatan (terbuka). Masalah kontrol bertujuan untuk menemukan pulsa kontrol yang mendorong sistem ke target yang diinginkan, seperti operator solusi kesatuan target atau ke keadaan target yang telah ditentukan sebelumnya. Menargetkan penempatan pada platform komputasi kinerja tinggi, menawarkan berbagai tingkatan untuk paralelisasi menggunakan paradigma lulus pesan.

Disarankan untuk melihat Panduan Pengguna di doc/ , menggambarkan model matematika yang mendasarinya, implementasi dan penggunaannya di Qualdary.

Jangan ragu untuk menghubungi Stefanie Guenther [[email protected]] untuk pertanyaan apa pun yang mungkin Anda miliki.

Dependensi

Proyek ini bergantung pada PETC [https://petsc.org/release/] untuk menangani (paralel) aljabar linier. Secara opsional SLEPSC [https://slepc.upv.es] dapat digunakan untuk menyelesaikan beberapa masalah nilai eigen jika diinginkan (misalnya untuk Hessian ...)

• Diperlukan: Instal Petsc:

  Lihat [https://petsc.org/release/] untuk panduan instalasi terbaru. Pada macOS, Anda juga dapat brew install petsc . Sebagai awal yang cepat, Anda juga dapat mencoba di bawah ini:

  • Unduh Tarball untuk Petsc di sini [https://ftp.mcs.anl.gov/pub/petsc/release-snapshots/].
  • tar -xf petsc-<version>.tar.gz
  • cd petsc-<version>
  • Konfigurasikan Petsc dengan ./configure . Silakan periksa [https://petsc.org/release/install/install_tutorial] untuk argumen opsional. Misalnya, ./configure --prefix=/YOUR/INSTALL/DIR --with-debugging=0 --with-fc=0 --with-cxx=mpicxx --with-cc=mpicc COPTFLAGS='-O3' CXXOPTFLAGS='-O3'
  • Output ./configure melaporkan cara mengatur variabel PETSC_DIR dan PETSC_ARCH
    • export PETSC_DIR=/YOUR/INSTALL/DIR
    • export PETSC_ARCH=/YOUR/ARCH/PREFIX
  • Kompilasi hewan peliharaan dengan `buat semua cek '
  • Tambahkan direktori Petsc ke LD_LIBRARY_PATH :
    • export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$PETSC_DIR/$PETSC_ARCH/lib

• Opsional: Instal SLEPSC

  • Baca dokumen di sini: [https://slepc.upv.es/documentation/slepc.pdf]

Petsc di LLNL's LC

PETC sudah diinstal pada mesin LLNL LC, lihat di sini [https://hpc.llnl.gov/software/mathematical-software/petsc]. Terletak di '/usr/tce/package/Petsc/'. Untuk menggunakannya, ekspor variabel 'Petsc_dir' untuk menunjuk ke folder Petsc, dan tambahkan subfolder 'lib' ke variabel 'ld_library_path`:

• export PETSC_DIR=/usr/tce/packages/petsc/<version> (periksa nama folder untuk nomor versi)
• export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$PETSC_DIR/lib

Variabel 'Petsc_arch' tidak diperlukan dalam kasus ini.

Bergantung pada pengaturan Anda, Anda mungkin perlu memuat beberapa modul tambahan, seperti OpenMPI, misalnya demikian:

• module load openmpi

Instalasi

Adaptasi awal 'Makefile' untuk mengatur jalur ke instalasi Petsc Anda (dan mungkin SLEPSC, Python Path, dan Fitpackpp), jika tidak diekspor. Kemudian,

• make cleanup untuk membersihkan direktori build. (Perhatikan pembersihan di atas .)
• make quandary Untuk Membangun Kode (atau 'Make -J Quandary' untuk build yang lebih cepat menggunakan beberapa utas)

Disarankan untuk menambahkan kebingungan ke PATH Anda, misalnya

• export PATH=$PATH:/path/to/quandary/

Opsional: Untuk menjalankan kesulitan dari dalam lingkungan Python, Anda harus memiliki interpreter Python yang berfungsi dengan Numpy dan Matplotlib yang diinstal. Kemudian, tambahkan lokasi Qualdary ke PYTHONPATH Anda, misalnya

• export PYTHONPATH=$PYTHONPATH:/path/to/quandary/ dan lihat contohnya.

Berlari

Kode ini dibangun ke dalam quandary yang dapat dieksekusi. Dibutuhkan satu argumen menjadi nama file konfigurasi kasus uji. File config_template.cfg , mencantumkan semua opsi konfigurasi yang mungkin. File konfigurasi diisi dengan komentar yang akan membantu pengguna mengatur test case mereka dan mencocokkan opsi dengan deskripsi di panduan pengguna. Bandingkan juga folder contoh.

• ./quandary config_template.cfg
• mpirun -np 4 ./quandary config_template.cfg --quiet

Komunitas dan berkontribusi

Quandary adalah proyek open source yang sedang dalam pengembangan berat. Kontribusi dalam segala bentuk sangat disambut, dan dapat berupa apa saja dari fitur baru hingga perbaikan bug, dokumentasi, atau bahkan diskusi. Kontribusi mudah, kerjakan cabang Anda, buat permintaan tarik untuk dikuasai saat Anda baik untuk pergi dan tes regresi dalam 'tes/' lulus.

Publikasi

• S. Guenther, NA Petersson, JL Dubois: "Kontrol Optimal Quantum untuk Persiapan Negara Murni Menggunakan Satu Keadaan Awal", AVS Quantum Science, Vol. 3, ARXIV Preprint https://arxiv.org/abs/2106.09148 (2021)
• S. Guenther, NA Petersson, JL DuBois: "Quandary: An open-source C++ package for High-Performance Optimal Control of Open Quantum Systems", submitted to IEEE Supercomputing 2021, arXiv preprint https://arxiv.org/abs/2110.10310 (2021)

Lisensi

Qualdary didistribusikan berdasarkan ketentuan lisensi MIT. Semua kontribusi baru harus dilakukan di bawah lisensi ini. Lihat Lisensi, dan Perhatikan, untuk detailnya.

SPDX-LICENSE-Identifier: MIT