Referencia de la clase dirac_solver.core.DiracSolver

Clase principal que orquesta la ejecución numérica del problema de Dirac. Más...

Métodos públicos
	__init__ (self, SimulationProblem problem)
	Constructor del solver.
	run_simulation (self)
	Ejecuta la simulación completa de tiempo.
	get_psi (self)
	Obtiene el estado actual del campo espinorial.
	plot_probability_density (self)
	Calcula y grafica la densidad de probabilidad asociada al campo espinorial.

Atributos públicos
	problem
	integrator

Descripción detallada

Clase principal que orquesta la ejecución numérica del problema de Dirac.

Este solver inicializa la función de onda, comunica los datos al backend C++, ejecuta el bucle de integración temporal (FDTD) y proporciona utilidades para análisis y visualización del resultado.

Documentación de constructores y destructores

__init__()

dirac_solver.core.DiracSolver.__init__	(		self,
		SimulationProblem	problem
	)

Constructor del solver.

Parámetros

problem

Instancia de SimulationProblem previamente configurada.

Nota

Internamente inicializa el integrador C++ (FDTDLeapfrogIntegrator).

    def __init__(self, problem: SimulationProblem):
        self.problem = problem
 
        # Evaluar estado inicial sobre la malla
        psi_0 = problem.initial_state.evaluate_on_grid(problem.grid)
 
        # Crear grid compatible con el backend C++
        cpp_grid = _core.Grid(problem.grid.shape, problem.grid.spacing)
 
        # Inicializar el integrador Leapfrog de C++
        self.integrator = _core.FDTDLeapfrogIntegrator(
            psi_0,
            cpp_grid,
            problem.potential,
            problem.boundary_condition,
            problem.time_step,
            electron_mass
        )
 
        print(f"DiracSolver inicializado con el motor C++ '{self.integrator.get_name()}'.")
 

Documentación de funciones miembro

get_psi()

dirac_solver.core.DiracSolver.get_psi

(

self

)

Obtiene el estado actual del campo espinorial.

Devuelve

np.ndarray con la función de onda actual (espinor completo).

    def get_psi(self):
        return self.integrator.get_psi()
 

plot_probability_density()

dirac_solver.core.DiracSolver.plot_probability_density

(

self

)

Calcula y grafica la densidad de probabilidad asociada al campo espinorial.

La representación visual depende de la dimensionalidad de la malla:

• 1D: gráfico lineal
• 2D: mapa de calor
• 3D: nube de puntos coloreada

Atención

Puede consumir mucha memoria para mallas 3D grandes.

    def plot_probability_density(self):
        print("Graficando densidad de probabilidad...")
        psi = self.get_psi()
        rho = np.sum(psi.conj() * psi, axis=1).real
 
        grid = self.problem.grid
        dim = grid.dim
 
        if dim == 1:
            x_coords = grid.coords[:, 0]
            plt.figure(figsize=(10, 6))
            plt.plot(x_coords, rho)
            plt.xlabel("Posición (z)")
            plt.ylabel("Densidad de Probabilidad")
            plt.title("Densidad de Probabilidad del Campo Espinorial")
            plt.grid(True)
            plt.show()
        elif dim == 2:
            shape = grid.shape
            rho_grid = rho.reshape(shape)
            plt.figure(figsize=(10, 8))
            plt.imshow(rho_grid.T, origin='lower', aspect='auto',
                       extent=[grid.origin[0], grid.origin[0] + (shape[0] - 1) * grid.spacing[0],
                               grid.origin[1], grid.origin[1] + (shape[1] - 1) * grid.spacing[1]])
            plt.colorbar(label="Densidad de Probabilidad")
            plt.xlabel("Posición (x)")
            plt.ylabel("Posición (y)")
            plt.title("Densidad de Probabilidad 2D")
            plt.show()
        elif dim == 3:
            fig = plt.figure(figsize=(10, 8))
            ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
            coords = grid.coords
            x = coords[:, 0]
            y = coords[:, 1]
            z = coords[:, 2]
            p = ax.scatter(x, y, z, c=rho, cmap='viridis')
            fig.colorbar(p, label="Densidad de Probabilidad")
            ax.set_xlabel("Posición (x)")
            ax.set_ylabel("Posición (y)")
            ax.set_zlabel("Posición (z)")
            plt.title("Densidad de Probabilidad 3D")
            plt.show()

run_simulation()

dirac_solver.core.DiracSolver.run_simulation

(

self

)

Ejecuta la simulación completa de tiempo.

Llama iterativamente al método step() del integrador C++.

Nota

Imprime información de progreso cada 10 pasos.

    def run_simulation(self):
        num_steps = int(self.problem.total_time / self.problem.time_step)
        print(f"Ejecutando simulación por {num_steps} pasos...")
        for i in range(num_steps):
            self.integrator.step()
            if (i + 1) % 10 == 0:
                print(f"  Paso {i+1}/{num_steps} completado.")
        print("Simulación finalizada.")
 

Documentación de datos miembro

integrator

dirac_solver.core.DiracSolver.integrator

problem

dirac_solver.core.DiracSolver.problem

---

La documentación de esta clase está generada del siguiente archivo:

• dirac_solver/core.py