양자계의 시간의존 섭동에 대한 모의실험과 이의 시각화

Abstract

양자역학의 섭동이론은 계에 약간의 교란이 주어질 때 정상상태가 다른 상태들로 전이하는 확률을 계산하는 근사 이론이다. 본 연구에서는 양자계로서 1차원 상자를 택하고, 이에 여러 형태의 교란이 주어질 때에 대해 슈뢰딩거 방정식에서 직접 수치해석하고, 아울러 이를 섭동이론으로 계산한 결과와 비교하였다. 프로그램은 섭동의 형태, 초기상태 등을 그래픽 환경으로 쉽게 조작할 수 있도록 하였고, 그 결과를 다양하게 시각화시켜서 시시각각의 양자상태를 관찰할 수 있도록 하였다. 이들 수치해석 결과의 세부적인 데이터는 클립보드로 복사하여 스프레드시트 등 다른 프로그램으로 보다 정교하게 분석할 수 있게 하였다. 또한 이렇게 작성한 프로그램은 이론적인 설명과 더불어 웹문서에 탑재하여 인터넷으로 운용할 수 있다. 웹문서에는 실험절차와 실험방법, 데이터 분석방법 등을 구체적으로 제시하고 있고, 이를 통해서 약 4 ~ 8시간의 모의실험을 수행할 수 있다.