PySyComp: A Symbolic Python Library for the Undergraduate Quantum Chemistry Course
PySyComp: A Symbolic Python Library for the Undergraduate Quantum Chemistry Course
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PySyComp：本科生量子化学课程的符号 Python 库
DOI：
10.1021/acs.jchemed.2c00974
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发表时间：
2023
影响因子：
3
通讯作者：
Prezhdo, Oleg V.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Stippell, Elizabeth;Akimov, Alexey V.;Prezhdo, Oleg V.
我们报告了一个用于高年级本科生量子化学或量子物理课程的教育工具，它通过PySyComp Python库使用符号方法。该工具涵盖与时间无关和与时间相关的量子化学，由于主题的复杂性，后者在基础课程中很少被考虑。我们使用量子化哈密顿动力学(QHD)，它提供了经典动力学的简单扩展，并捕捉到了关键的量子效应。PySyComp库可以计算与量子力学基本假设有关的各种概念，包括归一化波函数、期望值和交换子，它们是求解海森堡运动方程的核心。它为学生提供了一种工具，让他们用简单的模型进行实验，并探索关键的量子概念，如零点能量、隧穿和退相干。
We report an educational tool for the upper level undergraduate quantum chemistry or quantum physics course that uses a symbolic approach via the PySyComp Python library. The tool covers both time-independent and time-dependent quantum chemistry, with the latter rarely considered in the foundations course due to topic complexity. We use quantized Hamiltonian dynamics (QHD) that provides a simple extension of classical dynamics and captures key quantum effects. The PySyComp library can compute various concepts regarding the fundamental postulates of quantum mechanics, including normalized wave functions, expectation values, and commutators, which are at the core of solving the Heisenberg equations of motion. It provides a tool for students to experiment with simple models and explore the key quantum concepts, such as zero-point energy, tunneling, and decoherence.
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