Schrödinger-Gleichung für zeitabhängigen Hamiltonoperator und Konjugation

Die Schrödinger-Gleichung für den Evolutionsoperator lautet:

U T = ich H U

wobei wir für einen zeitabhängigen Hamiltonoperator definieren, der zu verschiedenen Zeiten nicht mit sich selbst pendeln muss

U ( T , T 0 ) = T e ich T 0 T H ( T ' ) D T '

Wo T ist der Zeitordnungsoperator.

Nimmt man nun die konjugierte Transponierte der ersten Gleichung:

(1) U T = + ich U H

während wenn man stattdessen hinschaut U (die konjugierte Transponierte des definierten U ) und nimmt seine Ableitung, wir erhalten:

(2) U T = + ich H U
Offensichtlich sind die beiden nur dann äquivalent, wenn der Hamiltonoperator zu unterschiedlichen Zeiten mit sich selbst pendelt, in diesem Fall ist die zeitliche Reihenfolge redundant und [ U , H ] = 0 .

Wenn sie nicht pendeln, was von beiden ist richtig?

Zu beachtende Hinweise:

  1. Obwohl meine erste Vermutung technisch gesehen wäre, dass der zweite Gedankengang richtig ist, bin ich mir nicht sicher, da ich mir dessen nicht sicher bin U ist nur gleichbedeutend mit nehmen ich ich in der obigen Definition von U . Wollen wir nicht U mit Zeit-Anti-Ordnung definiert werden?
  2. Wenn der erste Punkt richtig ist, was bedeutet das für die zeitliche Ableitung? Bedeutet dies, dass bei der Ableitung H sollte rechts von gehen U ?
  3. Beachten Sie das Putten H rechts von U , ist reizvoll, wenn man die üblichen Ausdrücke für die Schrödinger-Gleichung und die Liouville-Von-Neumann-Gleichung im Wechselwirkungsbild erhalten will. Wenn dies nicht der Fall ist, kann man beispielsweise nicht die üblichen Ausdrücke für das Interaktionsbild verwenden, während man einen zeitabhängigen Hamilton-Operator als den ungestörten Hamilton-Operator nimmt, wie es beispielsweise hier (im letzten Abschnitt) hinter den Kulissen getan wird.

Antworten (3)

Das erste ist richtig. Beachten Sie, dass U U = 1 , und deshalb U ˙ U + U U ˙ = 0 . Auflösen für U ˙ ,

U ˙ = U U ˙ U = U ( ich H U ) U = + ich U H

Danke, das scheint sinnvoll zu sein, da es sich aus den ersten Prinzipien ergibt (die Anforderung, dass U ist einheitlich). Doch wie erklären Sie sich das vermeintliche Paradoxon? Was ist falsch an dem anderen Gedankengang?

Der übliche Weg, eine zeitabhängige Evolution zu behandeln, besteht darin, eine Gruppe von einheitlichen Evolutionen mit zwei Parametern zu definieren U ( T , S ) das befriedigt

U ( T , T ) = 1 , U ( T , S ) U ( S , R ) = U ( T , R ) ich T U ( T , S ) = H ( T ) U ( T , S ) ich S U ( T , S ) = U ( T , S ) H ( S ) .

Die formale Lösung (mit S anstatt T 0 im Integral) ist diejenige, die das OP geschrieben hat (und das System lässt immer eine eindeutige Lösung zu T H ( T ) ψ ist auf einem dichten gemeinsamen Kern aller stark differenzierbar H ( T ) ).

Deutlich,

U ( T , S ) = U ( S , T ) = U ( T , S ) 1 .

Gl. (1) ist richtig. Wie OP schon vermutet, der hermitesche adjungierte Evolutionsoperator U ist mit Anti-Zeit-Ordnung verbunden, also Differenzierung bzgl. Das letzte Mal bringt der Hamiltonianer H unten rechts von U in Gl. (1), konsistent mit einer antizeitlich geordneten Spätzeit. Weitere Informationen finden Sie auch in diesem verwandten Phys.SE-Beitrag.