采用张量网络方法研究超越福克基的量子光学态演化
理解光在非线性介质中的量子演化过程,是发展下一代量子技术的核心课题。然而模拟这些过程仍然面临巨大的计算挑战,因为所需的计算资源会随光子数和相空间分辨率的增加而急剧增长。该研究团队提出了一种基于张量网络的建模方法,可高效捕捉连续变量表示下的非线性光学系统动力学特性。通过采用矩阵乘积态(MPS)形式,量子态和算符均能以高度压缩的形式编码,从而实现薛定谔方程的直接数值积分。研究人员通过模拟简并自发参量下转换(SPDC)过程验证了该方法,结果显示即便在传统福克基模拟无法实现的参数区间,该方法仍能精确复现能量守恒、泵浦耗尽和正交压缩等理论基准。对于强度高达α=100的泵浦场,MPS表示法在保持物理保真度的同时实现了超过3×10³的压缩比。这一框架为模拟多模量子光场和传统方法难以处理的非线性光学现象开辟了可扩展的新路径。



