帮我用python写一个关于iTEBD算法的程序

时间: 2023-05-26 12:01:44 浏览: 45
好的,以下是一个简单的iTEBD算法的Python程序: ``` import numpy as np # 定义辅助函数 def get_local_operator(h, j, d): """ 构建基于单个哈密顿量项的局部算子 """ iden = np.identity(d) op = np.kron(j, h) - np.kron(h, j) op = np.reshape(op, (d, d, d, d)) op = np.transpose(op, (0, 2, 1, 3)) op = np.reshape(op, (d**2, d**2)) op -= np.kron(iden, np.conj(op)) return op def get_bond_operator(mps_A, mps_B, S, epsilon): """ 构建基于 MPS A 和 MPS B 的边界算子 """ LA, RA = mps_A.shape[0], mps_B.shape[0] m = mps_A.shape[1] d = mps_A.shape[2] T = np.tensordot(np.conj(mps_A), mps_B, ([0], [0])) T = np.reshape(T, (LA*m, m*RA, d, d)) T = np.transpose(T, (0, 2, 1, 3)) T = np.reshape(T, (LA*d, m*RA*d)) U, S_new, VH = np.linalg.svd(T, full_matrices=False) S_new = S + epsilon * S_new S_new = S_new / np.sqrt(np.sum(np.abs(S_new)**2)) M = U @ np.diag(S_new) @ VH M = np.reshape(M, (LA, d * m, RA, d)) M = np.transpose(M, (0, 1, 3, 2)) return M def get_ground_state_energy(mps_A, mps_B, global_op): """ 计算基态能量 """ LA, RA = mps_A.shape[0], mps_B.shape[0] d = mps_A.shape[2] state_tensor = np.tensordot(np.conj(mps_A), mps_B, ([0], [0])) state_tensor = np.transpose(state_tensor, (1, 0, 2)) state_tensor = np.reshape(state_tensor, (d*LA, d*RA)) E = np.trace(state_tensor @ global_op) return E def itebd_algorithm(mps_A, mps_B, h, j, epsilon, num_iterations): """ 执行 iTEBD 算法 """ S = np.ones((h.shape[1],), dtype=np.float64) / np.sqrt(h.shape[1]) global_op = get_local_operator(h, j, h.shape[1]) for i in range(num_iterations): bond_op = get_bond_operator(mps_A, mps_B, S, epsilon) mps_A, mps_B = np.linalg.svd(bond_op, full_matrices=False)[0:2] S = np.diag(mps_A @ bond_op @ np.transpose(np.conj(mps_B), (0, 2, 1))) S = S / np.sqrt(np.sum(np.abs(S)**2)) E = get_ground_state_energy(mps_A, mps_B, global_op) print(f"Iteration {i+1}: E = {E.real}") return mps_A, mps_B ``` 使用方式举例: ``` # 初始化 MPS LA = 4 RA = 4 m = 2 d = 3 mps_A = np.random.rand(LA, m, d) mps_B = np.random.rand(RA, m, d) # 执行 iTEBD 算法 h = np.random.rand(d, d) j = np.random.rand(d, d) epsilon = 1e-8 num_iterations = 10 itebd_algorithm(mps_A, mps_B, h, j, epsilon, num_iterations) ``` 注意,这只是一个简单的实现。iTEBD算法需要针对具体的物理模型进行调整和优化,才能获得更好的结果。

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