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自由基对（又称自旋量子比特对、电子-空穴对）是存在于并应用于各科学领域的瞬态反应中间体。由于涉及指数级增长的内存需求，包含所有核自旋的自由基对自旋动力学模拟长期面临计算瓶颈。该团队通过张量网络方法解决了这一问题，能精确模拟自由基对系统的完整开放量子动力学，明确处理多达30个核自旋的超精细相互作用，并额外完成包含60个核自旋的基准测试。利用矩阵乘积态（MPS）和矩阵乘积密度算子（MPDO）表示法，该工作有效规避了全量子非马尔可夫处理中常见的希尔伯特空间与刘维尔空间指数膨胀问题。 研究人员在具有生物相关性的黄素-色氨酸自由基对体系中验证了这些方法的强大效能，通过Lindblad跳变算子研究了多个自由基对间的电子跳跃过程。这些模拟精确捕捉了各向异性自旋动力学，清晰识别出磁场方向依赖性——这种依赖性会增强或削弱自旋选择性产物产率。这种方向敏感性揭示了核环境的关键影响，强调了自旋生物物理学中全量子处理的必要性，为鸟类磁感应机制提供了重要见解。该研究构建的计算框架可广泛应用于自旋化学、量子生物学和自旋电子学等多个科学领域。