[发明专利]一种量子物理孪生方法和系统

权利要求书

1.一种量子物理孪生方法，其特征在于：包括以下步骤：

对待研究的完全封闭的微观动力学系统进行测量，获取数字化的由密度矩阵描述的微观动力学系统的初态ρ(t₀)；

对于马尔科夫近似的情况，采用lindblad主方程描述所述微观动力学系统基于所述初态ρ(t₀)的演化，得到微观动力学系统的结果态ρ(t₁)；

对所述初态ρ(t₀)和所述结果态ρ(t₁)进行应用。

2.根据权利要求1所述的一种量子物理孪生方法，其特征在于：所述对待研究的完全封闭的微观动力学系统进行测量，获取数字化的由密度矩阵描述的微观动力学系统的初态ρ(t₀)，包括：

选定孪生研究的完全封闭的微观动力学系统，所述微观动力学系统包括量子光学系统、量子生物学系统、量子统计力学系统；

通过测量装置对量子系统进行测量，得到数字化的初态ρ(t₀)。

3.根据权利要求1所述的一种量子物理孪生方法，其特征在于：所述马尔科夫近似的情况，包括不考虑过去的系统状态对现在系统的影响；所述lindblad主方程的形式如下：

式中，表示普朗克常数，i表示虚数单位，H表示哈密顿量，ρ表示量子系统的状态即密度矩阵，N表示维数，m和n表示角标，h表示半正定的系数矩阵，A表示希尔伯特空间中的任意正交基，表示A的共轭转置；m和n的取值范围均为1至N²-1；

所述对于马尔科夫近似的情况，采用lindblad主方程描述所述微观动力学系统基于所述初态ρ(t₀)的演化，得到微观动力学系统的结果态ρ(t₁)，包括：

由系统与环境得到哈密顿量H：H＝H_S+H_B+V，其中H_S表示系统哈密顿量，H_B表示环境哈密顿量，V表示系统与环境耦合数据；

确定lindblad主方程中h与A的数值；

考虑的是随时间演化问题，认为哈密顿量显含时间；再进一步认为lindblad主方程的等式右边是对ρ的变换，运算符称为lindblad算符，改写lindblad主方程为第二形式：

将初态ρ(t₀)带入lindblad主方程的第二形式进行求解，得到的即为结果态ρ(t₁)。

4.根据权利要求3所述的一种量子物理孪生方法，其特征在于：所述将初态ρ(t₀)带入lindblad主方程的第二形式进行求解，包括：

对于非周期过程，通过直接解含L(t)的第二形式的微分方程求解；对于维度不高的周期过程，先将ρ进行变换后进行求解，变换的方式为：其中φ是对应于ρ的矩阵。

5.根据权利要求1所述的一种量子物理孪生方法，其特征在于：所述对所述初态ρ(t₀)和所述结果态ρ(t₁)进行应用，包括以下步骤中的一种或者多种：

比较初态ρ(t₀)和所述结果态ρ(t₁)的分析结果，加深对过程理解；

考虑结果态ρ(t₁)的结果，用包括机器学习在内的方法对模型进行优化；

得到反馈结果对物理实体进行改进、测试；

将大量的分析学习过程与演化结果进行存储，以供多次利用或是面向其他对象使用；

研究结果态ρ(t₁)态的微观体系可能会对宏观产生的影响，使得对物理体系研究更精确。