关于多重量子相互作用中中间轨迹的有效性

多个(初始独立的)量子系统间的相互作用引发了如何制备及计算其相互作用可观测结果的问题。当单独制备每个系统并使其相互作用时,需对其密度矩阵进行张量积运算,并在复合系统(即包含所有相互作用系统的整体)上施加哈密顿量特定时长。若要计算经历多次连续相互作用后某个系统的末态,则需从可能达到巨大维度的复合系统中对其他所有系统进行部分迹运算。为提升相互作用过程中的计算效率,可仅考虑当前相互作用的子系统,同时对非相互作用系统进行部分迹运算。 具体而言,该研究团队针对的问题类型是:一个“靶”系统与若干不相互作用的“入射”系统发生连续相互作用,例如两能级原子与自由电子的连续作用、谐振腔与辐射自由电子的相互作用,或量子点与光子的连续作用。此处将相互作用前的各组分称为“系统”,每次相互作用形成“复合系统”。若未在相互作用前对某系统进行部分迹运算,则复合系统与新系统的相互作用将产生“更大复合系统”。本工作旨在证明:在适当条件下,可在相互作用发生前将系统加入复合系统,并在其结束相互作用后立即对该系统进行部分迹运算。研究人员通过数学证明验证了这一性质,并给出了计算实例。

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提交arXiv: 2025-10-11 19:15

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