多体开系统的非马尔可夫量子轨迹方法及其应用

非马尔可夫环境对量子多体开系统动力学的作用一直是量子光学与量子信息学领域内的难点和热点；同时，它也是现代量子物理学在原子、分子、光子研究中的重要内容之一。在掌握环境的谱密度分布函数或者相互关联函数的前提下，我们所要探索的非马尔可夫量子轨迹方法在原则上可以模拟任意规模、类型以及自关联函数的真实环境，因而可以实现对多体开系统动力学的精确计算，并探索其物理原理。我们所研究的非马尔可夫量子轨迹法借助量子态扩散方程，实现对量子体系在状态空间而不是相空间的直接模拟，与过去的微扰理论、马尔可夫量子轨迹法（量子跃迁）及量子蒙特卡洛法截然不同，避免了跃迁几率非正的困难。利用这个方法，可以描述连续量子测量，方便快捷研究包含量子纠缠之类重要量子性质在内的开系统非马尔可夫动力学行为，并揭示其物理内涵。

非马尔科夫环境对量子多体开放系统动力学的作用一直是量子光学与量子信息学领域内的难点和热点。同时它也是现代量子物理学在原子、分子、光子系统研究中的重要内容。在掌握环境的谱密度分布函数或者相互关联函数的前提下，我们的非马尔科夫量子轨迹方法在原则上可以模拟任意规模、类型以及自关联函数的真实环境，因而可以实现对开放量子系统动力学的精确计算，并探索其物理机制。这些构成了我们在本资助项目中的研究目标。通过本项目的研究，我们为多体、多能级量子系统在独立环境和全局环境中的非马尔科夫动力学建立了精确的量子态扩散方程。我们首次在相互关联环境中精确描述了量子纠缠动力学。在此基础上，我们独立提出了非微扰量子调控理论。借助于非马尔科夫量子轨迹方法，我们可以不用任何近似地讨论每个调控参量对于调控效果的影响，这使得我们能够发现量子调控中最重要的因素。本项目的所有研究工作都已经完成。四年内我们一共发表了19篇标注资助的论文，其中1篇发表于《物理评论快报》，4篇发表于自然子刊《科学报告》，9篇发表于《物理评论A》。