dynamiqs/dynamiqs

解決的問題

Dynamiqs 提供高效率、GPU 加速的量子系統模擬。它解決了大規模量子系統模擬速度慢的問題，並透過使模擬過程可微分，簡化基於梯度的參數估計與量子最佳控制。

工作原理

基於 JAX 與 Diffrax 建構，此套件實作了薛定諤方程式、林德布拉德主方程式與隨機主方程式之求解器。它利用 JAX 的功能，在 CPU 與 GPU 上執行模擬，計算任意函數相對於系統參數的梯度，並透過批次處理實現多個模擬的同時執行。

適用對象

從事量子技術的物理學家、理論家、實驗人員以及機器學習實務者，特別是需要模擬大規模量子系統或進行量子最佳控制的使用者。

主要亮點

• GPU 加速：在 CPU 與 GPU 上實現高效率模擬。
• 可微分求解器：能夠以機器精度計算相對於系統參數的梯度與高階導數（例如 Hessian）。
• 與 JAX 生態系統相容：完全相容 JAX，並提供類似 QuTiP 的 API，方便使用。
• 並行執行：對哈密頓量、初始態或躍遷算符進行批次處理，可同時執行多個模擬。
• 靈活的求解器：支援多種 ODE 方法、時間變動問題與自訂儲存函數。
• 稀疏資料格式：針對具有少量密集對角線的矩陣設計自訂稀疏格式，以加速大系統模擬。