电磁脉冲在平面介质界面的反射与透射——理论与量子格点模拟

将量子信息科学应用于推进等离子体物理计算引起了相当大的兴趣。聚变等离子体物理中的许多课题本质上是经典的。为在量子计算机上实现它们，需要把经典问题用量子力学语言表述。电磁波在聚变实验中 routinely（常规）使用。电磁波的传播由麦克斯韦方程结合将等离子体适当描述为介质的方法来刻画。在推进到磁化等离子体的张量介电之前，本文考虑一维非均匀标量介电中的波传播。关于平面电磁波在分隔两种不同介质平面的界面处散射的经典理论，导出了反射与透射系数的菲涅尔方程。与平面波不同，本文研究空间受限电磁脉冲的反射与透射。对高斯脉冲散射的解析公式表明，最大透射系数被两介电常数之比的平方根所修正。该理论辅以使用麦克斯韦方程量子格点算法的数值模拟。该算法基于电磁场的Riemann-Silberstein-Weber表示，并以量子比特表述，是各格点处的纠缠算符与在相邻格点间传递信息的酉流动算符的交错序列。除证实高斯脉冲的理论结果外，数值模拟还展示了其对非高斯脉冲的有效性。