Das Matrixelement eines normal geordneten Operators

Gleichung (1.137) in Negele und Orland gibt die folgende Identität für einen normal geordneten Operator A ( A ich , A ich ) :

ϕ | A ( A ich , A ich ) | ϕ ' = A ( ϕ ich , ϕ ich ' ) e ϕ ich ϕ ich '

Für die kohärenten (Bosonen-)Zustände | ϕ = e ϕ ich A ich | 0 . Wenn ich versuche, dies zu beweisen, bekomme ich einen Faktor von 1/2 im Exponenten. Ich nehme ein einfaches Beispiel A = A ich A ich zu versuchen und meinen Fehler zu finden. Zuerst definiere ich η ' = ϕ ich ' A ich , und verwenden Sie die Identität

A ich η ' N = N ϕ ich ' η ' N 1 + η ' N A ich .

Dann kann ich zeigen

A ich | ϕ ' = ( e η ' A ich + ϕ ich ' e η ' ) | 0

Ein Begriff davon tötet das Vakuum, wie ich gezeigt habe

ϕ | A ich A ich | ϕ ' = 0 | ϕ ich ϕ ich ' e η e η ' | 0

Dann möchte ich die Baker-Campbell-Hausdorf-Formel verwenden. Der Kommutator

[ η , η ' ] = [ ϕ ich A ich , ϕ J A J ] = [ ϕ ich A ich , ϕ ich ' A ich ] + ich J [ ϕ ich A ich , ϕ J A J ] = ϕ ich ϕ ich ' , ( 1 )
und wenn Sie alles durch das zweite Semester pendeln und das Vakuum töten. Da dies ein Skalar ist, ergibt die BCH-Formel

ln ( e η e η ' ) = η + η ' + 1 2 ϕ ich ϕ ich '

Ordnen Sie die Summe neu, potenzieren Sie, töten Sie etwas mehr Vakuum und ich bekomme den richtigen Ausdruck, aber mit einem Faktor von 1/2!

Was mache ich falsch? Meine erste Vermutung ist in Gleichung (1), vielleicht gibt es eine Doppelzählung, die ich nicht sehe, aber Sie können Dinge schreiben wie

[ , ] = [ 1 , ] + [ 2 , ] + . . . = [ 1 , 1 ] + [ 1 , 1 ] + [ 2 , 2 ] + [ 2 , 2 ] + . . .
= [ ich , ich ] + ich J [ ich , J ] .

Antworten (1)

I) OP-Faktor 1 2 kommt von der Verwendung der verkürzten Version

(1) e A e B   =   e A + B + 1 2 [ A , B ]

der Baker-Campbell-Hausdorff-Formel . Formel (1) gilt, wenn der Kommutator [ A , B ] pendelt mit beiden Betreibern A Und B .

II) Was in der Berechnung von OP eigentlich benötigt wird, ist eher diese Version

(2) e A e B   =   e [ A , B ] e B e A

der verkürzten Baker-Campbell-Hausdorff-Formel. Formel (2) enthält keine Hälfte. Sie lässt sich leicht ableiten, indem man Formel (1) zweimal verwendet.

III) Konkret, mit = 1 , die Betreiber A = ϕ ich A ich Und B = ϕ ich ' A ich spielen die Rolle von Vernichtungs- bzw. Schöpfungsteilen. Der Kommutator [ A , B ]   =   ϕ ich ϕ ich ' 1 ist ein C -Nummer. Der normale geordnete Ausdruck (der für die Berechnung von OP benötigt wird) ist die rhs. von Gl. (2) (im Gegensatz zur rechten Seite von Gl. (1), die nicht normal geordnet ist). Insbesondere lautet die Klammer zweier zusammenhängender Zustände ϕ | ϕ ' = e ϕ ich ϕ ich ' .

Aber der Kommutator [ A , B ] = [ A , A ] = 1 , ein Skalar hier (ich schätze, ein Skalar multipliziert mit dem Identitätsoperator), und das pendelt mit A Und A . Ich begann mit der Vollversion von BCH, entfernte die höheren Begriffe, die verschwinden (glaube ich) und benutzte die Exponentialkarte, um das zu bekommen, was ich wollte. NEIN?
Ich habe die Antwort aktualisiert.
Ich muss sagen, ich bin immer noch überrascht davon. Wie können Sie feststellen, dass (2) normal geordnet ist, wenn A Und B Gibt es alte Operatoren, deren Kommutator proportional zur Identität ist? Ich verstehe, wie Sie nicht sagen können, ob (1) normal geordnet ist, aber wie können Sie sagen, dass (2) ist?