一种用于模拟时间分辨量子输运与超导的线性标度源-汇算法

我们报道一种“源-汇”（source-sink）算法，该算法允许从连接无限大电极的通用纳米电子量子系统（由任意含时二次哈密顿量描述）计算时间分辨的物理量。尽管在数学上与非平衡格林函数形式等价，该方法基于系统的散射波函数。它等价于求解一组广义薛定谔方程，其中包含额外的“源”项（来自含时微扰）和吸收“汇”项（电极）。算法执行时间随系统大小和模拟时间均线性标度，从而能够模拟大系统（目前约 $10^6$ 个自由度）和/或长时间（目前约为系统最小时间尺度的 $10^5$ 倍）。作为应用，我们计算了短结和长结的约瑟夫森结的电流-电压特性，并恢复了多重安德reev反射（MAR）物理。我们还讨论两种本质含时情形：电压偏置淬灭后约瑟夫森结的弛豫时间，以及电压脉冲通过约瑟夫森结的传播。对于弹道长约瑟夫森结，我们预言快速电压脉冲会产生振荡电流，其频率由正常部分的Thouless能量控制。对于短结也发现类似效应：电压脉冲产生振荡电流，在不存在电磁环境时不会弛豫。