Открытые квантовые системы на языке Julia

Статистические динамические системы описываются уравнениями физической кинетики. Они преобразуются в уравнения Фоккера-Планка и уравнения Ланжевена для того, чтобы по-разному рассмотреть системы. При рассмотрении в виде дифференциальных и операторных уравнений они записываются в пространстве Фока, а для него удобен аппарат квантовой оптики. Для научных расчётов применяются научные языки программирования, и одним из них является научный язык программирования Julia. В рамках экосистемы Julia разрабатываются различные фреймворки для разных областей. В работе рассмотрен фреймворк QuantumOptics.jl для исследования динамических статистических систем. Для тестирования работы фреймворка была взята задача, описанная в примерах к фреймворку для открытых квантовых систем, а именно описание частицы в гармонической ловушке. Моделирование открытых квантовых систем показало, что фреймфорк QuantumOptics.jl для научного языка программирования Julia является удобным инструментом для моделирования и исследования динамических статистических систем, с удобным синтаксисом и визуализацией.

Open quantum systems written in the Julia programming language

Statistical dynamical systems are described by equations of physical kinetics. They are transformed into Fokker-Planck equations and Langevin equations in order to evaluate the systems in a different way. When turned to the form of differential and operator equations, they are written in Fock space, and the quantum optics apparatus is convenient for that. Scientific programming languages are used for scientific calculations, and one of them is the Julia scientific programming language. Within the Julia ecosystem, various frameworks are being developed for different areas. The paper considers the QuantumOptics.jl framework for the study of dynamic statistical systems. To test the performance of the framework, the task described in the open quantum systems examples to the framework was chosen and executed, it being the description of a particle in a harmonic trap. Modeling of open quantum systems has shown that the QuantumOptics.jl framework for the Julia scientific programming language is a convenient tool with convenient syntax and visualization for modeling and studying dynamic statistical systems.