【第24話】静電場の与え方【量子ドットコンピュータの原理②】

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#　無限に深い量子井戸中の電子に静電場を加えたときの固有状態（ステップ１）
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import math
import cmath
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation as animation
import scipy.integrate as integrate

#図全体
fig1 = plt.figure(figsize=(10, 6))
#全体設定
plt.rcParams['font.family'] = 'Times New Roman' #フォント
plt.rcParams['font.size'] = 12 #フォントサイズ

#複素数
I = 0.0 + 1.0j

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#　物理定数
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#プランク定数
h = 6.6260896 * 10**-34
hbar = h / (2.0 * math.pi)
#電子の質量
me = 9.10938215 * 10**-31
#電子ボルト
eV = 1.60217733 * 10**-19
#電気素量
e = 1.60217733 * 10**-19

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#　物理系の設定
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#量子井戸の幅
L = 1.0 * 10**-9
#計算区間
x_min = -L / 2.0
x_max = L / 2.0
#状態数
n_max = 10
#電場の強さ
Ex = 1.0*10**10

#固有関数
def verphi(n, x):
    kn = math.pi * (n + 1) / L
    return math.sqrt(2.0 / L) * math.sin(kn * (x + L / 2.0))

#ポテンシャル項
def V(x, Ex):
    return(e * Ex * x)

#被積分関数
def integral_matrixElement(x, n1, n2, Ex):
    return verphi(n1 ,x) * V(x, Ex) * verphi(n2, x) / eV

###行列要素の計算
for n1 in range(n_max + 1):
    for n2 in range(n_max + 1):
        #ガウス・ルジャンドル積分
        result = integrate.quad(
            integral_matrixElement, #被積分関数
            x_min, x_max,           #積分区間の下端と上端
            args=(n1,n2, Ex)            #被積分関数へ渡す引数
        )
        real = result[0]
        imag = 0
        #ターミナルへ出力
        print( "(" + str(n1) + ", " + str(n2) + ")  " + str(real))