用自旋计算薛定谔方程的特征值

计算科学 有限差分 计算物理学 本征系统 量子力学
2021-12-22 06:24:55

我想解决量子阱中两个电子的二维粒子盒问题。我想考虑电子自旋和库仑相互作用来计算单重态和三重态本征态。

我的问题是可以使用有限差分法解决这个问题,如果是,请指导我完成它。

1个回答

在薛定谔方程中模拟自旋时,有几个备选方案需要提前选择。我将从我的作品中复制一段摘录以进行概述(它考虑原子轨道,但量子阱的想法是相同的):

在此处输入图像描述

对于每个备选方案,所寻求的两粒子波函数看起来像

Ψ(x1,x2)=ijcij(t)A^ϕi(x1)ϕj(x2)
在哪里A^是反对称算子。

在说明了可用的替代方案之后,让我们继续假设您想要遵循自旋受限的 ansatz。这使得这里的事情变得最简单,因为对于两个粒子,你要么有一个自旋极化,要么在这里有一个“闭壳”(类似的东西),然后通过摘录中的评论,你可以获得自旋特征函数。

好的,向前迈出一大步,这是您的 TODO:在二维有限差分网格上离散化两粒子薛定谔方程,并对得到的矩阵进行数值对角化。特征函数ϕi(x1,x2)你得到的可以根据他们对线的行为分开x1=x2

  • 奇函数,其中ϕi(x1,x2)=0为了x1=x2对应于自旋极化三重态
  • 偶数函数对应于单线态。您还可以在这里找到基态,它是对应于最低本征能量的本征函数