MCP HubMCP Hub
Вернуться к навыкам

formulate-quantum-problem

pjt222
Обновлено 2 days ago
1 просмотров
17
2
17
Посмотреть на GitHub
Другоеgeneral

О программе

Этот навык помогает разработчикам формулировать задачи квантовой механики или химии, определяя математический аппарат, включая гильбертово пространство, операторы и граничные условия. Он помогает переводить физические сценарии в формализмы, такие как уравнение Шрёдингера, и выбирать подходящие методы решения, например, теорию возмущений или теорию функционала плотности. Используйте его при постановке квантовой задачи для аналитического или численного решения.

Быстрая установка

Claude Code

Рекомендуется
Основной
npx skills add pjt222/agent-almanac -a claude-code
Команда плагинаАльтернативный
/plugin add https://github.com/pjt222/agent-almanac
Git клонированиеАльтернативный
git clone https://github.com/pjt222/agent-almanac.git ~/.claude/skills/formulate-quantum-problem

Скопируйте и вставьте эту команду в Claude Code для установки этого навыка

Документация

Formulate Quantum Problem

Physical system → well-posed QM problem: ID DOFs → build H + Hilbert space → BCs → pick approx method → validate vs known limits.

Use When

  • Set up QM problem for analytic/numerical solution
  • QChem calc (MOs, electronic structure)
  • Physical scenario → Dirac/Schrödinger
  • Choose perturbation / variational / DFT / exact diag
  • Theoretical model for spectroscopic/scattering comparison

In

  • Required: system desc (atom, molecule, solid, field)
  • Required: target observable (spectrum, rates, ground state)
  • Optional: experimental constraints
  • Optional: accuracy / compute budget
  • Optional: formalism (wave mech, matrix mech, 2nd quant, path int)

Do

Step 1: ID system + DOFs

  1. Particles: list (electrons, nuclei, photons, phonons) + quantum nums (spin, charge, mass)
  2. Symmetries: spatial (sph/cyl/trans/crystal), internal (spin/gauge), discrete (P, T)
  3. Energy scales: which DOFs active vs frozen/adiabatic
  4. Reduction: Born-Oppenheimer if nuclear/electronic timescales separate; collective coords for many-body
## System Characterization
- **Particles**: [list with quantum numbers]
- **Active degrees of freedom**: [coordinates, spins, fields]
- **Frozen degrees of freedom**: [and justification for freezing]
- **Symmetry group**: [continuous and discrete]
- **Energy scale hierarchy**: [e.g., electronic >> vibrational >> rotational]

→ Complete inventory: particles, QNs, symmetries, active vs frozen justified.

If err: hierarchy unclear → keep all DOFs, flag for scale analysis. Premature truncation → wrong physics.

Step 2: Build H + Hilbert space

  1. Hilbert space: finite-dim → basis (|↑>, |↓>). Infinite → function space (L²(R³) for 3D single particle).
  2. Kinetic: each particle. Position rep: T = -ℏ²/(2m) nabla².
  3. Potential: all interactions (Coulomb, harmonic, spin-orbit, external). Explicit form + coupling.
  4. Composite H: H = T + V, group by type. Multi-particle: exchange/correlation or note via approx.
  5. Operator algebra: H Hermitian? Constants of motion ([H,O]=0) → block-diagonalize.
## Hamiltonian Structure
- **Hilbert space**: [definition and basis]
- **H = T + V decomposition**:
  - T = [kinetic terms]
  - V = [potential terms, grouped by type]
- **Constants of motion**: [operators commuting with H]
- **Symmetry-adapted basis**: [if block diagonalization is possible]

→ Complete Hermitian H w/ all terms, Hilbert space defined, constants of motion ID'd.

If err: not Hermitian → missing conjugate / gauge phase. Ambiguous Hilbert space (relativistic) → specify formalism.

Step 3: BCs + initial conditions

  1. BCs: bound → normalizability (psi→0 at ∞). Scattering → incoming wave. Periodic → Bloch / Born-von Karman.
  2. Domain: spatial. Box walls. H atom: radial + angular. Lattice + topology.
  3. Initial state (time-dep): t=0 expansion in eigenbasis or wave packet w/ center + width.
  4. Constraints: indistinguishable → sym (bosons) / antisym (fermions). Gauge → gauge-fixing.
## Boundary and Initial Conditions
- **Spatial domain**: [definition]
- **Boundary type**: [Dirichlet / Neumann / periodic / scattering]
- **Normalization**: [condition]
- **Particle statistics**: [bosonic / fermionic / distinguishable]
- **Initial state** (if time-dependent): [specification]

→ BCs physically motivated, consistent w/ H domain, unique solution (or scattering matrix).

If err: over/under-determined → check self-adjointness on domain. Non-self-adjoint → handle deficiency indices.

Step 4: Pick approx method

  1. Exact solvable: matches known model (HO, H atom, Ising)? → exact + perturbation corrections.

  2. Perturbation (weak coupling):

    • H = H0 + lambda V, H0 solvable
    • lambda V small vs H0 level spacing
    • Degeneracy? → degenerate perturbation
    • Fits: weak interaction, few-body, analytic needed
  3. Variational (ground state):

    • Trial wf w/ params
    • Satisfies BCs + symmetry
    • Fits: ground state energy primary, many-body
  4. DFT (many-electron):

    • XC functional (LDA, GGA, hybrid)
    • Basis (plane waves, Gaussian, NAOs)
    • Fits: many-electron, ground state density + energy
  5. Numerical exact (small/benchmark):

    • Exact diag for small Hilbert
    • QMC for ground state sampling
    • DMRG for 1D/quasi-1D
    • Fits: high accuracy, small system
## Approximation Method Selection
- **Method chosen**: [name]
- **Justification**: [why this method fits the problem structure]
- **Expected accuracy**: [order of perturbation, variational bound quality, DFT functional accuracy]
- **Computational cost**: [scaling with system size]
- **Alternatives considered**: [and why they were rejected]

→ Justified method + expected accuracy + compute cost + alternatives.

If err: no single method fits → formulate for 2 + compare. Disagreement reveals difficulty.

Step 5: Validate vs limits

  1. Classical (ℏ→0 or large QNs): H reduces to classical mech.
  2. Non-interacting: couplings → 0 → product of single-particle states.
  3. Symmetry: respects all symmetries. H transforms correctly under group.
  4. Dimensional: every H term = energy. Length/energy/time scales reasonable.
  5. Known exact: special cases (H atom Z=1, HO quadratic) → reproduced.
## Validation Checks
| Check | Expected Result | Status |
|-------|----------------|--------|
| Classical limit (hbar -> 0) | [classical Hamiltonian] | [Pass/Fail] |
| Non-interacting limit | [product states] | [Pass/Fail] |
| Symmetry transformation | [correct representation] | [Pass/Fail] |
| Dimensional analysis | [all terms in energy units] | [Pass/Fail] |
| Known exact case | [reproduced result] | [Pass/Fail] |

→ All pass. Self-consistent, ready to solve.

If err: fail → err in H construction or BCs. Trace to specific term/condition, fix before solving.

Check

  • Particles + QNs listed
  • Hilbert space + basis
  • H Hermitian + correct units
  • Constants of motion used
  • BCs physically + mathematically sufficient
  • Statistics (bos/ferm) enforced
  • Method justified + accuracy stated
  • Classical, non-interacting, symmetry limits checked
  • Known exact reproduced
  • Reproducible

Traps

  • Premature DOF drop: freeze w/o energy scale arg → wrong physics. Justify every reduction.
  • Non-Hermitian H: missing conjugate in spin-orbit / complex V. Verify H=H† explicitly.
  • Wrong scattering BCs: bound-state BCs for scattering → discards continuum. Match to question.
  • Degeneracy in perturbation: non-deg perturbation on deg level → divergent. Check first.
  • Single-method reliance: variational → upper bound but misses excited; perturbation diverges at strong coupling. Cross-validate.
  • Unit inconsistency: mixing natural (ℏ=1) + SI. Pick consistent system, state explicitly.

  • derive-theoretical-result — analytic from formulated problem
  • survey-theoretical-literature — prior work on similar QM systems

GitHub репозиторий

pjt222/agent-almanac
Путь: i18n/caveman-ultra/skills/formulate-quantum-problem
0
agentsagentskillsai-assisted-developmentclaude-codeskillsteams

Похожие навыки

llamaguard

Другое

LlamaGuard — это модель от Meta с 7–8 миллиардами параметров для модерации входных и выходных данных больших языковых моделей по шести категориям безопасности, таким как насилие и разжигание ненависти. Она обеспечивает точность 94–95% и может быть развернута с помощью vLLM, Hugging Face или Amazon SageMaker. Используйте этот навык, чтобы легко интегрировать фильтрацию контента и защитные механизмы в ваши ИИ-приложения.

Просмотреть навык

cost-optimization

Другое

Этот навык Claude помогает разработчикам оптимизировать облачные расходы за счет правильного подбора ресурсов, стратегий тегирования и анализа затрат. Он предоставляет framework для сокращения облачных расходов и внедрения управления затратами в AWS, Azure и GCP. Используйте его, когда вам нужно проанализировать расходы на инфраструктуру, оптимизировать ресурсы или уложиться в бюджетные ограничения.

Просмотреть навык

quantizing-models-bitsandbytes

Другое

Этот навык выполняет квантизацию LLM до 8-битной или 4-битной точности с использованием библиотеки bitsandbytes, обеспечивая сокращение использования памяти на 50-75% при минимальной потере точности. Он идеально подходит для запуска больших моделей при ограниченной памяти GPU или для ускорения вывода, поддерживая форматы INT8, NF4 и FP4. Навык интегрируется с HuggingFace Transformers и позволяет использовать обучение QLoRA и 8-битные оптимизаторы.

Просмотреть навык

dispatching-parallel-agents

Другое

Этот навык Claude распределяет нескольких агентов для исследования и устранения трёх и более независимых проблем параллельно. Он предназначен для сценариев с несвязанными сбоями, которые можно устранить без общего состояния или зависимостей. Ключевая возможность — параллельное решение проблем, где за каждую независимую предметную область назначается отдельный агент для максимальной эффективности.

Просмотреть навык