用途:该技能面向开放与封闭量子系统的数值模拟,使用 QuTiP 5.x(验证版本 5.3.1,Python ≥ 3.11)。适用于求解 Lindblad 主方程、量子轨迹、薛定谔动力学,建模退相干、耗散、腔 QED、驱动/周期系统,以及计算稳态、关联函数、谱、纠缠和相空间分布。不适用于基于门的 IBM 硬件电路(用 alterlab-qiskit)、Cirq/Google 硬件(alterlab-cirq)、可微量子机器学习(alterlab-pennylane)或纯符号推导(alterlab-sympy)。
主要能力:量子态与算符(basis、coherent、thermal_dm、destroy、num、Pauli 矩阵、tensor 复合系统);时间演化求解器 sesolve(幺正)、mesolve(耗散/混合态)、mcsolve(量子跳跃)、brmesolve(弱耦合)、fmmesolve(周期哈密顿量);分析与测量(expect、entropy_vn、concurrence、fidelity、tracedist、correlation_2op_1t、spectrum_correlation_fft、steadystate);可视化(Bloch 球、Wigner 函数、Fock 分布、Hinton 图、矩阵直方图);高级方法(FloquetBasis、HEOM、置换不变性、随机求解器、超算符)。
使用方式:安装 uv pip install qutip;字符串格式时间依赖需额外安装 uv pip install "qutip[runtime-compilation]";量子信息处理用 qutip-qip,最优控制用 qutip-qtrl。v5 中求解器选项为普通 dict,随机求解器用 heterodyne=True/False,progress_bar 接受字符串,mcsolve 默认串行,需传 options={"map": "parallel"} 并行;floquet_modes() 已弃用,改用 FloquetBasis。
限制:需截断希尔伯特空间并检查收敛;内存或速度问题可调整容差、使用 e_ops 或 Krylov 方法;导入量子门需 qutip-qip。详细参考文档见 references 目录,外部资源包括 https://qutip.readthedocs.io/ 与 https://github.com/qutip/qutip。