Diferencia entre revisiones de «Quantum-classical»

De luz-wiki
Sin resumen de edición
 
Sin resumen de edición
 
(No se muestran 15 ediciones intermedias de 3 usuarios)
Línea 1: Línea 1:
I.  QUANTUM
I.  QUANTUM
  An invariant for the quantum mechanical, time dependent harmonic oscillator is
 
An invariant for the quantum mechanical, time dependent harmonic oscillator is
 
<math>I=\frac{1}{2} \omega^2</math>
                                                                 2
                                                                 2
                               1              1        ω(t)
                               1              1        ω(t)
Línea 13: Línea 16:
                                     ρ + Ω2 (t)ρ = 1/ρ3 .
                                     ρ + Ω2 (t)ρ = 1/ρ3 .
                                     ¨                                            (2)
                                     ¨                                            (2)
  We can define new position and momentum as
 
We can define new position and momentum as
                                   Q = T †qT =      ω(t)q,                      (3)
                                   Q = T †qT =      ω(t)q,                      (3)
and
and
Línea 25: Línea 29:
                   T (t) = exp                            exp i        q.        (5)
                   T (t) = exp                            exp i        q.        (5)
                                           4                    4 ω(t)
                                           4                    4 ω(t)
  The above operators obey the commutation relation [Q, P] = i, and their evolution
 
The above operators obey the commutation relation [Q, P] = i, and their evolution
equation is
equation is
                             ˙                    ˙
                             ˙                    ˙
                             Q = iω(t)[I, Q]      P = iω(t)[I, P],                (6)
                             Q = iω(t)[I, Q]      P = iω(t)[I, P],                (6)
In terms of Q and P the invariant may be written as
In terms of Q and P the invariant may be written as
                                           1
                                           1
Línea 34: Línea 40:
                                     I=                                          (7)
                                     I=                                          (7)
                                           2
                                           2
II.  CLASSICAL
Let us now look at the classical variables, and make the transformation [see (3)]
                                      QC =      ω(t)qC ,                              (8)
from where we obtain
                                                          ω
                                                          ˙
                                  ˙
                                QC =    ω(t) q˙ + qC      ,                        (9)
                                                  C
                                                          2ω
                                                                    ˙
We now borrow from quantum mechanical evolution equations (6) QC = ωPC and write the
classical invariant as
                                          1
                                              Q2 + PC .
                                                      2
                                      I=                                              (10)
                                                C
                                          2
A.    semi-proofs
The classical position obeys the equation
                                          q¨ + Ω2 (t)qC = 0,                          (11)
                                            C
                                                                              dt
and has a relation with the auxiliary Ermakov function of the form qC = ρ cos(    ) or
                                                                              ρ2
                                          QC = cos(    ωdt),                        (12)
therefore [1]
                                              ˙
                                            QC
                                      PC ≡        = − sin(  ωdt),                    (13)
                                              ω
and indeed sin2 ( ωdt) + cos2 ( ωdt) = 1.
                                                              d2 QC
                                          1d      d
[1] It is like there is a new derivative:      →    such that      + QC = 0
                                                                dτ 2
                                          ω dt    dτ
[[Category:Otros]]
[[Categoría:investigacion]]

Revisión actual - 08:27 5 oct 2023

I. QUANTUM

An invariant for the quantum mechanical, time dependent harmonic oscillator is

                                                               2
                             1               1         ω(t)
                                                        ˙
                                        2
                         I=      ω(t)ˆ +
                                      q            p+
                                                   ˆ         q
                                                             ˆ     .             (1)
                             2              ω(t)       2ω(t)

where ω(t) = 1/ρ2 with ρ obeying the Ermakov equation

                                    ρ + Ω2 (t)ρ = 1/ρ3 .
                                    ¨                                            (2)

We can define new position and momentum as

                                  Q = T †qT =       ω(t)q,                       (3)

and

                                             1          ω(t)
                                                          ˙
                           P = T † pT =            p+         q.                 (4)
                                            ω(t)        2ω(t)

with

                              −i ln (ω(t)) (qp + pq)             ω(t) 2
                                                                 ˙
                 T (t) = exp                            exp i         q.         (5)
                                          4                    4 ω(t)

The above operators obey the commutation relation [Q, P] = i, and their evolution equation is

                           ˙                     ˙
                           Q = iω(t)[I, Q]       P = iω(t)[I, P],                (6)

In terms of Q and P the invariant may be written as

                                          1
                                            P 2 + Q2 .
                                    I=                                           (7)
                                          2

II. CLASSICAL

Let us now look at the classical variables, and make the transformation [see (3)]

                                      QC =      ω(t)qC ,                              (8)

from where we obtain

                                                          ω
                                                          ˙
                                 ˙
                                QC =     ω(t) q˙ + qC       ,                         (9)
                                                 C
                                                         2ω
                                                                    ˙

We now borrow from quantum mechanical evolution equations (6) QC = ωPC and write the classical invariant as

                                          1
                                             Q2 + PC .
                                                     2
                                     I=                                              (10)
                                               C
                                          2

A. semi-proofs

The classical position obeys the equation

                                          q¨ + Ω2 (t)qC = 0,                          (11)
                                           C
                                                                              dt

and has a relation with the auxiliary Ermakov function of the form qC = ρ cos( ) or

                                                                              ρ2
                                          QC = cos(     ωdt),                         (12)

therefore [1]

                                              ˙
                                            QC
                                     PC ≡        = − sin(   ωdt),                     (13)
                                              ω

and indeed sin2 ( ωdt) + cos2 ( ωdt) = 1.

                                                              d2 QC
                                         1d       d

[1] It is like there is a new derivative: → such that + QC = 0

                                                               dτ 2
                                         ω dt    dτ