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该研究团队提出了一种波导量子电动力学系统中单个人工原子（由两能级系统或量子比特构成）对少光子脉冲散射的量子动力学研究，直接对比了两种不同的量子理论模拟方法：(i) 基于频率相关散射矩阵的输入-输出散射方法；(ii) 采用时间仓量子噪声算符和 tensor network 技术求解系统全时序波导函数的矩阵乘积态方法。研究首先以单光子和双光子Fock态脉冲激发为例，展示了如何通过散射矩阵方法计算含时观测量——包括编码脉冲频谱的频率积分、量子发射体激发态布居动力学以及线性和非线性贡献的提取方法，并给出了对称和非对称两能级系统耦合的解。随后，研究人员阐明如何通过矩阵乘积态更直接地计算量子比特和场观测量，重现了近期实验中观测到的双时双光子关联函数特有的“鸟形”特征曲线。针对单/双光子激发脉冲，该工作对两种方法进行了系统对比，结果显示出极好的一致性。此外，团队还通过散射理论便捷计算的线性和非线性贡献研究，揭示了脉冲持续时间的关键作用。最后，研究通过轻松拓展至高阶N光子激发的案例，展示了矩阵乘积态的显著优势——以八光子Fock态脉冲为例呈现的布居动力学中，脉冲相互作用期间会出现类似经典Rabi振荡但具有零电场期望值的量子输入场所特有的明显非线性布居振荡现象。