Отправить статью по E-mail Моделирование поведения двухуровневой квантовой системы с использованием масштабируемых регулярных сеток
- Авторы: Панферов А.Д.1, Поснова Н.В.1, Ульянова А.А.1
-
Учреждения:
- Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского
- Выпуск: Том 14, № 2 (2023)
- Страницы: 27-47
- Раздел: Статьи
- URL: https://ogarev-online.ru/2079-3316/article/view/259979
- DOI: https://doi.org/10.25209/2079-3316-2023-14-2-27-47
- ID: 259979
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Представлены результаты программной реализации покрытия двумерной области допустимых состояний моделируемой двухуровневой квантовой системы регулярными сетками различного масштаба. Метод был предложен и реализован применительно к задаче воспроизведения поведения графена во внешних электрических полях с использованинем квантового кинетического уравнения. Численное решение кинетического уравнения позволяет точно и полно воспроизводить поведение модели, однако проблемой является минимизация необходимых вычислительных ресурсов при обеспечении требуемого качества вычисления наблюдаемых параметров. Сложность задачи прямо пропорциональна количеству узлов сетки в двумерном пространстве состояний, в каждом из которых для воспроизведения эволюции заселенности верхнего энергетического уровня решается система обыкновенных дифференциальных уравнений. Исследование особенностей поведения модели позволило разработать и реализовать экономичную процедуру построения рассчетной сетки, обеспечивающую локализацию области формирования возбуждённых состояний и точное воспроизведение наблюдаемых параметров процесса.
Об авторах
Анатолий Дмитриевич Панферов
Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского
Автор, ответственный за переписку.
Email: panferovad@sgu.ru
ORCID iD: 0000-0003-2332-0982
К.ф.-м.н., зам. начальника УЦИТ Саратовского государственного университета им. Н. Г. Чернышевского по научно-производственной деятельности. Научные интересы: высокопроизводительные вычисления, параллельное программирование, численное решение квантовых кинетических уравнений, моделирование процессов вакуумного рождение частиц в КЭД, генерации носителей в полупроводниках в том числе бесщелевых, процессов на ранних стадиях столкновения релятивистских ядер
Наталия Владимировна Поснова
Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского
Email: natalie.posnova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1259-1867
Магистрант Саратовского государственного университета им. Н. Г. Чернышевского. Научные интересы: моделирование физических процессов на высокопроизводительных вычислительных системах, параллельное программирование.
Анастасия Алексеевна Ульянова
Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского
Email: ulyanova.nastiya@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9519-9822
Магистрант Саратовского государственного университета им. Н. Г. Чернышевского. Научные интересы: моделирование физических процессов на высокопроизводительных вычислительных системах, параллельное программирование.
Список литературы
- Novoselov K. S., Geim A. K., Morozov S. V., Jiang D., Katsnelson M. I., Grigorieva I. V., Dubonos S. V., Firsov A. A.. “Two-dimensional gas of massless dirac fermions in graphene”, Nature, 438 (2005), pp. 197–200.
- Castro Neto A. H., Guinea F., Peres N. M. R., Novoselov K. S., Geim A. K.. “The eletronic properties of graphene”, Rev. Mod. Phys, 81:1 (2009), 109.
- Glazov M. M., Ganichev S. D.. “High frequency electric field induced nonlinear effects in graphene”, Physics Reports, 535:3 (2014), pp. 101–138.
- Bowlan P., Martinez-Moreno E., Reimann K., Elsaesser T., Woerner M.. “Ultrafast terahertz response of multilayer graphene in the nonperturbative regime”, Phys. Rev. B, 89 (2014), 041408.
- Baudisch M., Marini A., Cox J. D., Zhu T., Silva F., Teichmann S., Massicotte M., Koppens F., Levitov L. S., García de Abajo F. J., Biegert J.. “Ultrafast nonlinear optical response of Dirac fermions in graphene”, Nature Communications, 9 (2018), 1018, 6 pp.
- Zi-Yu Chen, Rui Gin. “Circularly polarized extreme ultraviolet high harmonic generation in graphene”, Optics Express, 27:3 (2019), pp. 3761–3770.
- Wenwen Mao, Angel Rubio, Shunsuke A. Sato. “Terahertz-induced high-order harmonic generation and nonlinear charge transport in graphene”, Phys. Rev. B, 106 (2022), 024313.
- Soonyoung Cha, Minjeong Kim, Youngjae Kim, Shinyoung Choi, Sejong Kang, Hoon Kim, Sangho Yoon, Gunho Moon, Taeho Kim, Ye Won Lee, Gil Young Cho, Moon Jeong Park, Cheol-Joo Kim, Kim B. J., JaeDong Lee, Moon-Ho Jo, Jonghwan Kim. “Gate-tunable quantum pathways of high harmonic generation in graphene”, Nature Communications, 13 (2022), 6630, 10 pp.
- Smolyansky S. A., Churochkin D. V., Dmitriev V. V., Panferov A. D., K.ampfer B.. “Residual currents generated from vacuum by an electric field pulse in 2+1 dimensional QED models”, EPJ Web of Conferences, 138 (2017), 06004, 5 pp.
- Panferov A. D., Smolyansky S. A., Blaschke D. B., N. Gevorgyan T.. “Comparing two different descriptions of the I-V characteristic of graphene: theory and experiment”, EPJ Web of Conferences, 204 (2019), 06008, 6 pp.
- Smolyansky S. A., Panferov A. D., Blaschke D. B., Gevorgyan N. T.. “Nonperturbative kinetic description of electron-hole excitations in graphene in a time dependent electric field of arbitrary polarization”, Particles, 2:2 (2019), pp. 208–230.
- Панферов А. Д., Маханьков А. В., Трунов А. А.. «Использование адаптивной сетки на основе квадродерева для моделирования конечного состояния квантово-полевой системы при импульсном внешнем воздействии», Программные системы: теория и приложения, 11:1 (2020), с. 79–92 A. D. Panferov, A. V. Makhankov, A. A. Trunov.
- Панферов А. Д., Новиков Н. А., Трунов А. А.. «Simulate the behavior of graphene in external electric fields», Программные системы: теория и приложения, 12 (2021) (in Russian).
Дополнительные файлы
