量子科技中心_量科网

开放量子系统（OQS）普遍存在于非平衡量子动力学及量子科技领域。由于“维度灾难”问题，求解多体量子环境中OQS的动力学一直被视为计算难题。本工作通过论证描述OQS约化动力学无需完整掌握环境动力学，提出多项式复杂度定理：完整描述OQS动力学所需的独立方程数量，其随演化时间呈线性增长，随环境规模呈多项式增长。这表明针对小型OQS（如量子比特或原子）存在高效计算算法。该团队进一步证明：当OQS与环境动力学以张量网络表示时，可设计特定的张量收缩流程，使键维度（即每步收缩的张量指标范围）仅随演化时间线性（而非指数）增长，从而为广泛OQS类型提供显式高效算法。研究人员通过求解两个典型OQS问题——高斯环境中的自旋（自旋-玻色模型）和耦合多环境自旋的中心自旋（高丁模型），验证了定理及张量网络算法的有效性。该工作为理解OQS动力学、通过量子传感器学习环境特性，以及优化噪声环境中的量子信息处理提供了新方法。