Ubuntu에서 Kwant 설치 (Anaconda)

이곳에서는 Ubuntu 16.04 및 윈도우에서 Kwant의 설치를 어떻게 하는지에 대해서 다룬다.
자세한 내용은 Kwant 홈페이지를 참조하기 바란다 [1].

개인적으로 Kwant를 설치하는 방법은 다양하지만 가장 간단하게 설치할 수 있는 방법은 아나콘다를 이용하여 설치를 하는 것이다. 다른 방법으로 설치를 하는 경우에는 추가적인 절차들 때문에 개인적으로는 번거로움을 느꼈다. (ex: tinarray 등 추가적으로 설치)

설치를 하는 방법은 아래와 같다. 
1. Anaconda 설치 
2. Kwant 설치 
Anaconda를 설치 후, 리눅스의 터미널 혹은 윈도우의 anaconda prompt에서 아래와 같은 명령문을 치면 필요한 Kwant에 필요한 패키지를 포함하여 Kwant가 설치된다. 

conda install -c conda-forge kwant

conda를 통해서 설치될 패키지들은 다음과 같다. 

 

<Fig 1. 아나콘다를 통해서 설치될 Kwant에 필요한 패키지들>

잠깐 해당 몇몇 패키지들에 대해서 설명할 필요가 있는 것 같다.

 

(1) Blas&Lapack - 포트란때부터 사용된 선형대수와 관련된 패키지들이다. 

(2) tinyarray
- Kwant 내에서는 행렬 오브젝트를 두 가지 방식으로 정의할 수 있다: NumPy array 또는 tinyarray. NumPy의 경우 Python 표준 배열 라이브러리지만 tinyarray는 Kwant를 위해서 만들어진 라이브러리이다. 특히, tinyarray는 작은 행렬들의 계산에 대해서 최적화되어있다. 따라서, 개발자들에 따르면, Kwant 내에서의 계산속도는 tinyarray가 더 빠르다고 한다. 

(3) MUMPS
- Sparse matrix들을 계산할 때 사용되는 패키지이다. 개발자에 따르면 MUMPS를 기반으로 작성된 Kwant 프로그램이 순수하게 C로만 작성된 RGF method보다 10배까지 빨라질 수 있다고 한다 [2].
- MUMPS를 이용하면 메모리 사용을 줄일 수 있다 [3]. 
- Linux에서는 별다른 문제없이 MUMPS를 설치할 수 있지만, 윈도우에서 Kwant를 설치할 경우에는 conda나 다른 방법을 통해서 MUMPS 패키지를 설치할 수 없다. MUMPS를 설치하기 위해선, http://mumps.enseeiht.fr/로 이동하여 MUMPS개발자에게 설치관련 메일을 보내야만 한다. 물론, MUMPS가 없어도 Kwant 프로그램이 정상적으로 작동하지만, 계산시간이 늘어날 뿐이다. 

 

Reference

[1] https://kwant-project.org
[2] Kwant: a software package for quantum transport, New Journal of Physics 16 (2014) 063065 
[3] Kwant documents