观点：开放量子动力学的数值“精确”方法——层级运动方程（HEOM）

开放量子系统是指进一步耦合到由周围辐射场、原子、分子或蛋白质组成的浴系统的系统。浴系统通常由无穷多个谐振子建模。该系统-浴模型能够描述系统在有限温度下演化至热平衡态的时间不可逆动力学。在核磁共振和原子光谱学中，可在系统-浴相互作用弱（微扰近似）且浴涨落非常快（马尔可夫近似）的假设下，利用简单的量子主方程轻松研究动力学。然而，此类近似无法应用于化学物理和生化物理问题，其中环境物质复杂且与环境强耦合。层级运动方程（HEOM）能够描述在非微扰和非马尔可夫系统-浴相互作用下约化系统的数值“精确”动力学，其已基于任意所需数值精度的精确解析解（非马尔可夫检验）得到验证。HEOM 理论已被用于处理具有实际意义的系统，特别是用于解释分子和固态材料中的各种线性和非线性光谱、评估生物系统中的电荷和激子转移速率、模拟纳米器件中的共振隧穿和量子棘轮过程，以及探索量子信息理论中的量子纠缠态。本文概述 HEOM 理论，侧重其理论背景与应用，以助力开放量子动力学研究的进一步发展。