Kwant库中常用的模块和方法

刚开始使用这个库的时候，需要记很多函数，而且要按照文档中的规则来组建系统。之前多次想放弃使用，感觉自己去写原始代码心里会更踏实点。之后在文献中又多次看到别人在使用这个Kwant库，觉得还是可以入手试试，毕竟如果学会了，调用函数计算一些物理量或画一些图还是比较方便的。

入门例子可参考博文：

• Kwant：一个计算紧束缚模型量子输运性质的Python包
• 多端体系的量子输运（附Python代码）
• 局域电流的计算（附Python代码）

这里整理了一些常用的Kwant库方法，内容不全，主要是参照官方的API文档： https://kwant-project.org/doc/ 。

Kwant里有六个核心模块：

1. kwant.builder
2. kwant.lattice
3. kwant.plotter
4. kwant.solvers
5. kwant.operator
6. kwant.physics

这六个模块中有一些方法比较常用，被定义为高级的方法 (Top level package)，可以用kwant直接调用。这里列出来：

1. kwant.builder.Builder可以直接写成kwant.Builder。
2. kwant.lattice.TranslationalSymmetry可以直接写成 kwant.TranslationalSymmetry 。
3. kwant.plotter.plot可以直接写成kwant.plot。
4. kwant.solvers.default中的有：
   • kwant.solvers.default.greens_function可以直接写成kwant.greens_function；
   • kwant.solvers.default.ldos可以直接写成kwant.ldos；
   • kwant.solvers.default.smatrix可以直接写成kwant.smatrix;
   • kwant.solvers.default.wave_function可以直接写成kwant.wave_function。

每个模块中都有很多内容，这边只做个简单笔记，不定期更新和补充。

1. kwant.builder

该模块是整个体系的最高级别（High-level construction of systems）。

（1）kwant.builder.Builder（或kwant.Builder）

• syst = kwant.Builder() # 定义一个Builder对象
• syst.attach_lead() # Builder对象的attach_lead方法，加电极
• syst = syst.finalized() # Builder对象的finalized方法，返回可解的样本
• syst.hamiltonian_submatrix() # 获取哈密顿量

（2）kwant.builder.Site

（3）kwant.builder.HoppingKind

（4）kwant.builder.SimpleSiteFamily

（5）kwant.builder.BuilderLead

（6）kwant.builder.SelfEnergyLead

（7）kwant.builder.ModesLead

2. kwant.lattice

该模块用来制作布拉菲格子 (Bravais lattices)。

（1）kwant.lattice.TranslationalSymmetry ( 或kwant.TranslationalSymmetry )

（2）kwant.lattice.general

（3）kwant.lattice.Monatomic

（4）kwant.lattice.Polyatomic

此外，Kwant库提供了几个现成的布拉菲格子 (library of lattices)：

• kwant.lattice.chain 一维链
• kwant.lattice.square 方格子
• kwant.lattice.cubic 立方格子
• kwant.lattice.triangular 三角格子
• kwant.lattice.honeycomb 蜂窝格子
• kwant.lattice.kagome 笼目格子

3. kwant.plotter

该模块用来画图（Plotting of systems）。

（1）kwant.plotter.plot（或kwant.plot）

（2）kwant.plotter.map

（3）kwant.plotter.current

（4）kwant.plotter.bands

（5）kwant.plotter.spectrum

（6）kwant.plotter.streamplot

4. kwant.solvers

该模块是计算一些物理量的库（Library of solvers）

（1）kwant.solvers.default.smatrix（或kwant.smatrix）

（2）kwant.solvers.default.greens_function（或kwant. greens_function）

（3）kwant.solvers.default.wave_function（或kwant. wave_function）

（4）kwant.solvers.default.ldos（或kwant.ldos）

（5）kwant.solvers.common.SMatrix

（6）kwant.solvers.common.GreensFunction

5. kwant.operator

该模块计算一些算符和可观测量（Operators and Observables）。

（1）kwant.operator.Density

（2）kwant.operator.Current

（3）kwant.operator.Source

6. kwant.physics

该模块包括了一些和物理有关的算法（Physics-related algorithms）。

（1）kwant.physics.Bands

（2）kwant.physics.modes

（3）kwant.physics.selfenergy

（4）kwant.physics.two_terminal_shotnoise

（5）kwant.physics.PropagatingModes

（6）kwant.physics.StabilizedModes

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