Простой способ реализовать Qobj на основе нулей и сигмы в Qutip

Question

Я новичок в том, чтобы суетиться, и я изо всех сил пытаюсь создать квантовые объекты с такой формой намного умнее:

from qutip import *
object1 = Qobj([[1, 0, 0, 0],
               [0, -1, 0, 0],
               [0, 0, 0, 0],
               [0, 0, 0, 0])

object2 = Qobj([[0, 0, 0, -1j],
               [0, 0, 1j, 0],
               [0, 0, 0, 0],
               [0, 0, 0, 0])

И так далее.

Идея состоит в том, чтобы сделать это для всех sigma-подматриц со свободой в том, как создать более хороший способ использования sigma 2x2 матрицы. Есть ли лучший способ сделать это? С уважением, Пол

Answer 1

Прежде всего, QuTiP имеет sigmax, sigmay а также sigmaz операторы, см. документы. Чтобы достичь того, что вы хотите, вы можете взять тензорное произведение сигма-матрицы с матрицей, которая имеет 1 в позиции, куда вы хотите вставить сигма-матрицу:

import numpy as np
import qutip as qt

def one_at(pos=(0,0), N=2):
    arr = np.zeros((N, N))
    arr[pos] = 1
    return qt.Qobj(arr)

>>> one_at((0,0))
Qobj data =
[[1. 0.]
 [0. 0.]]

>>> one_at((0,1))
Qobj data =
[[0. 1.]
 [0. 0.]]

>>> qt.sigmay()
Qobj data =
[[0.+0.j 0.-1.j]
 [0.+1.j 0.+0.j]]

>>> qt.sigmaz()
Qobj data =
[[ 1.  0.]
 [ 0. -1.]]

>>> qt.tensor(one_at((0,0)), qt.sigmaz())
Qobj data =
[[ 1.  0.  0.  0.]
 [ 0. -1.  0.  0.]
 [ 0.  0.  0.  0.]
 [ 0.  0.  0.  0.]]

>>> qt.tensor(one_at((0,1)), qt.sigmay())
Qobj data =
[[0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 0.-1.j]
 [0.+0.j 0.+0.j 0.+1.j 0.+0.j]
 [0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j]
 [0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j]]