使用QuTiP绘制本征能量遇'return arrays must be of ArrayType'错误求助

错误含义 #

这个错误表示你构建的哈密顿量返回的对象类型不符合QuTiP的要求：QuTiP处理含时哈密顿量时，需要的是Qobj（量子算子）类型或者符合规范的含时哈密顿量列表结构，而你的代码直接用numpy数值计算，还存在语法错误，导致返回的不是合法的数组/算子类型，无法被FloquetBasis处理。

代码中的核心问题 #

• 哈密顿量结构完全错误：QuTiP的含时哈密顿量格式为[静态算子项, [含时系数函数/字符串, 算子]]，你直接将数值计算、字符串列表混在一起，既不是Qobj，也不符合含时哈密顿量的规范格式。
• 语法错误：np.cos(k,[e*A/h*c, "sin({w}*t)".format(w=omega)],) 是非法调用，np.cos只接受数值/数组参数，不能传入列表作为第二个参数。
• 量子算子缺失：你没有定义哈密顿量对应的量子算子（比如二能级系统的sigmaz/sigmax），直接用标量数值无法表示量子系统的哈密顿量。

修复后的代码 #

假设你的哈密顿量是作用在二能级系统上的形式（$H(t) = 2\tau \cos\left(\frac{eA}{hc}\sin\omega t + k\right)\sigma_z$，若实际算子是其他类型可自行替换），修复后的代码如下：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from qutip import FloquetBasis, sigmaz

th = 1
e = 1.602e-19
h = 6.626e-34
c = 3e8
omega = 1.0 * 2 * np.pi
T = 2 * np.pi / omega
# 固定k值（若要遍历k可嵌套循环，此处先取一个示例值）
k = 0.0

A_list = np.linspace(1.0 * omega, 4.5 * omega, 20)
quasienergies1, quasienergies2 = [], []

for A_temp in A_list:
    alpha = e * A_temp / (h * c)
    # 正确构建含时哈密顿量：拆分cos(α sinωt + k)为cosk*cos(α sinωt) - sink*sin(α sinωt)
    # 用字符串形式定义含时系数，QuTiP会自动解析t变量
    H_temp = [
        2 * th * np.cos(k) * sigmaz(),
        [2 * th * np.cos(k) * f"cos({alpha}*sin({omega}*t))", sigmaz()],
        [-2 * th * np.sin(k) * f"sin({alpha}*sin({omega}*t))", sigmaz()]
    ]
    # 获取准能量
    floquet_basis = FloquetBasis(H_temp, T, sort=True)
    e1, e2 = floquet_basis.e_quasi
    quasienergies1.append(e1)
    quasienergies2.append(e2)

plt.scatter(A_list / omega, quasienergies1, label="e1")
plt.scatter(A_list / omega, quasienergies2, label="e2")
plt.xlabel("A / ω"), plt.ylabel("准能量")
plt.legend()
plt.show()

关键修复说明 #

• 添加量子算子：使用sigmaz()作为哈密顿量的算子部分，对应二能级系统的z方向泡利矩阵，若你的模型是其他算子（如sigmax）可替换。
• 规范含时哈密顿量格式：将三角函数拆分后，用[含时系数字符串, 算子]的形式定义含时项，QuTiP会自动解析字符串中的t变量。
• 修正数值计算：先计算无量纲参数alpha = eA/(hc)，再代入含时系数字符串，避免语法错误。
• 类型匹配：确保所有哈密顿量项都是Qobj类型或符合规范的含时列表，符合QuTiP的输入要求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者strings