在化学、物理、生物和材料等领域中,大量重要的动力学过程属于非绝热动力学的范畴,此时电子和原子核运动强烈耦合,传统的玻恩-奥本海默近似失效。当量子粒子与经典热库发生相互作用时,其相干性会随时间逐渐消失,产生量子退相干效应,在非绝热动力学中具有重要意义。作为典型的混合量子-经典动力学方法,轨线面跳跃和平均场通过经典轨线描述原子核运动,在考虑重要量子自由度的同时,大幅提升了模拟效率,已经成为非绝热动力学研究的主流方法。然而,原子核的经典化处理导致这两种方法都本征性地缺少了对退相干效应的合理描述,严重地限制了其模拟精度与普适性。本论文针对该退相干问题开展了系列理论研究,提出了统一的混合量子-经典动力学轨线分叉修正方法,实现了散射问题中基于独立轨线的准确动力学模拟。在第一部分工作中,我们将经典轨线图像转化为量子波包图像,分析了混合量子-经典动力学方法中含时薛定谔方程的隐藏使用条件,指出了波包的轨线分叉会显著破坏其自洽性。我们提出了基于波包反射的轨线分叉修正方法,并将其与最少面跳跃方法结合,有效地刻画了关键的退相干效应。在一系列多样的散射模型体系中,新方法得到了接近于全量子动力学的散射概率,显著优于领域内现有的其他退相干方法。这些结果表明波包反射是导致轨线分叉的重要机制,新方法可以有效地刻画波包快速分离引起的强烈退相干效应。在第二部分工作中,我们提出了新的面跳跃轨线分析方法,可以自动满足全量子条件下相干性与布居之间的本征关系,并基于独立轨线的演化信息构建体系的密度矩阵。该轨线分析方法同轨线分叉修正的面跳跃方法结合后,在所有的研究体系中均得到了与全量子精确解高度一致的时空动力学结果,说明轨线分析方法与分叉修正的面跳跃方法对非绝热动力学模拟都很重要。面跳跃方法不仅可以正确地刻画电子态的布居,还可以合理地描述量子相干性。在第三部分工作中,我们将轨线分叉修正引入到平均场方法中,有效地刻画了平均场近似中的退相干效应。我们分别提出了基于随机波函数坍缩和基于子轨线权重的两种基本算法,在模拟效率上具有各自的优点,可以刻画各种体系中的复杂动力学。根据一维散射模型的系统研究,轨线分叉修正使平均场的模拟精度提升了10倍左右,得到了与分叉修正的面跳跃方法几乎完全一致的精确结果,成功地刻画了传统平均场方法无法描述的全通道动力学。这进一步说明了轨线分叉对散射问题具有很强的普适性,为混合量子-经典动力学方法提供了新的统一框架。