量子光孤子动力学超越线性化:一种开放系统方法

该团队提出了两种对光学 \( \chi^{(3)} \) 孤子量子动力学进行建模的方法。从开放系统视角出发,将底层量子场投影为系统(孤子)与残余库组份。该库的处理方式有两种:(i) 离散的“Lanczos超模”展开,将动力学局域在少数超模基组中;或 (ii) 一种非局域环境,可通过推导马尔可夫主方程将其迹掉。利用这些方法,该团队分析并识别了孤子稳定性及其扰动层级结构的量子特性。通过数值模拟,该团队确认两种方法均能在简洁的少模(对于主方程而言为单模)基组中有效捕捉量子诱导的孤子相位偏移,且Lanczos超模方法还能捕获由非马尔可夫色散耦合引起的光子损失。由于这两种方法均不受限于线性化区域,它们为分析其他常用方法失效的复杂非高斯孤子量子动力学提供了强大的计算工具,从而揭示此类非微扰区域的内在机理。该团队还研究了超短脉冲存在高阶色散时产生的辐射,推导出一个与经典理论预测光子损失一致的主方程,但发现经典理论与主方程理论均显著低估了实际的耗散量,该团队将其归因于色散耦合诱导的孤子展宽效应。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-05-16 14:53

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