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quandary

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Adding functionality for piecewise constant control functions

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难题 - 开放和封闭量子系统的最佳控制

难题实现了一个优化求解器，用于打开和封闭的最佳量子控制。基础量子动力学模型使用schroedinger的方程式（封闭）或密度矩阵的lindblad master方程式（开放）。控制问题旨在找到将系统驱动到所需目标的控制脉冲，例如目标统一解决方案操作员或预定义的目标状态。难以在高性能计算平台上部署的目标部署，使用消息传递范式提供各种并行化的级别。

建议查看doc/中的用户指南，描述基本的数学模型，它们在难题中的实现和使用。

您可以随时与Stefanie Guenther [[email protected]]接触到您可能遇到的任何问题。

依赖性

该项目依赖于PETSC [https://petsc.org/release/]来处理（并行）线性代数。可选的是SLEPSC [https://slepc.upv.es]，可用于解决一些特征问题（例如，Hessian ...）

必需：安装PETSC：
查看[https://petsc.org/release/]以获取最新安装指南。在MacOS上，您也可以brew install petsc 。作为快速启动，您也可以尝试以下操作：
- 在此处下载petsc的tarball [https://ftp.mcs.anl.gov/pub/petsc/release-snapshots/]。
- tar -xf petsc-<version>.tar.gz
- cd petsc-<version>
- 用./configure配置PETSC。请检查[https://petsc.org/release/install/install_tutorial]是否可选参数。例如， ./configure --prefix=/YOUR/INSTALL/DIR --with-debugging=0 --with-fc=0 --with-cxx=mpicxx --with-cc=mpicc COPTFLAGS='-O3' CXXOPTFLAGS='-O3'
- ./configure的输出报告如何设置PETSC_DIR和PETSC_ARCH变量
  - export PETSC_DIR=/YOUR/INSTALL/DIR
  - export PETSC_ARCH=/YOUR/ARCH/PREFIX
- 用“完成所有检查”编译PETSC
- 将PETSC目录附加到LD_LIBRARY_PATH ：
  - export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$PETSC_DIR/$PETSC_ARCH/lib
可选：安装SLEPSC
- 在此处阅读文档：[https://slepc.upv.es/documentation/slepc.pdf]

LLNL的LC上的PETSC

PETC已经安装在LLNL LC机器上，请参见[https://hpc.llnl.gov/software/mathematical-software/petsc]。它位于'/usr/tce/packages/petsc/'。要使用它，请导出“ PetSC_DIR”变量以指向Petsc文件夹，然后将“ Lib”子文件夹添加到'ld_library_path`变量：

export PETSC_DIR=/usr/tce/packages/petsc/<version> （检查版本号的文件夹名称）
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$PETSC_DIR/lib

在这种情况下，不需要“ PETSC_ARCH”变量。

根据您的设置，您可能需要加载一些其他模块，例如OpenMPI，例如：

module load openmpi

安装

如果不导出，请调整“ makefile”的开头，以设置PETSC（以及可能是SLEPSC，Python Path和FitPackpp）的路径。然后，

make cleanup以清洁构建目录。（请注意清理中的UP 。）
make quandary构建代码（或使用多个线程更快地构建的'make -j quandary'）

建议在您的PATH上添加难题

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

可选：要从python环境中运行难题，您应该在安装了numpy和matplotlib的工作python解释器上。然后，将Quandary的位置附加到您的PYTHONPATH ，例如

export PYTHONPATH=$PYTHONPATH:/path/to/quandary/并查看示例。

跑步

该代码构建到可执行的quandary中。它需要一个参数为测试案例配置文件的名称。文件config_template.cfg ，列出了所有可能的配置选项。配置文件充满了注释，这些注释应帮助用户设置其测试用例，并将选项与用户指南中的描述匹配。还要比较示例文件夹。

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

社区和贡献

Quandary是一个正在进行重大发展的开源项目。各种形式的贡献是非常欢迎的，可以是从新功能到错误的文件，文档甚至讨论的任何东西。贡献很容易，在分支机构上工作，在您进行良好的情况下创建一个拉动请求，并在“测试/”通过中进行回归测试。

出版物

S. Guenther，NA Petersson，JL Dubois：“使用一种初始状态进行纯态制备的量子最佳控制”，AVS Quantum Science，第1卷。 3，Arxiv预印本https://arxiv.org/abs/2106.09148（2021）
S. Guenther，Na Petersson，JL Dubois：“ Quandary：用于开放式量子系统的开源C ++软件包”，提交给IEEE SUPER CROPPTING 2021，ARXIV Preprint，Arxiv Preprint https://arxiv.orgs/arxiv.orgs/arxiv.orgs/2110.10310.10.10310.10.10.10310 （2021）