Stare consecventă

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

În mecanica cuantică, o stare coerentă este un tip de stare a oscilatorului armonic cuantic a cărui dinamică seamănă foarte mult cu comportamentul oscilator al unui oscilator armonic clasic. A fost primul exemplu de dinamică cuantică atunci când Erwin Schrödinger a derivat-o în 1926 în timp ce încerca să obțină soluțiile ecuației Schrödinger care să satisfacă principiul corespondenței .

Oscilator armonic cuantic

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: oscilator armonic cuantic .

În mecanica cuantică , oscilatorul armonic cuantic este tratamentul unui sistem caracterizat de un potențial armonic . Rezolvarea unui sistem în mecanica cuantică înseamnă găsirea stărilor Hamiltonianului și valorile energetice corespunzătoare sau rezolvarea ecuației Schrödinger și găsirea funcției de undă care descrie sistemul .

Hamiltonianul sistemului este:

unde am presupus că sistemul este unidimensional.

Există două modalități de a rezolva acest sistem: unul analitic , care se bazează pe soluția ecuației Schrödinger și unul algebric , care se bazează exclusiv pe algebra operatorilor și (vezi comutator ), metodă dezvoltată de Paul Adrien Maurice Dirac .

Definiția consistent state

O stare coerentă este o stare proprie a operatorului de anihilare (sau distrugere), prin urmare îndeplinește ecuația valorii proprii:

cu în general complex de ce nu este Hermitian . Operatorul de distrugere este în general definit ca:

Se poate arăta că o stare coerentă poate fi exprimată ca

unde este este operatorul adjunct al Și este starea fundamentală.

Coeficienții , unde sunt stările proprii ale hamiltonienului oscilatorului armonic, sunt infinit în mod natural și sunt obținute din următoarea relație

De fapt, din definiția stării coerente și din moment ce operatorul de creație acționează în acest fel :

Valoarea inițială se obține prin impunerea condiției de normalizare a probabilității:

unde a fost ales prin convenție . Este important de remarcat modul în care forma cadru a acestei succesiuni

reprezintă o distribuție Poisson , care prezintă valoarea maximă, adică cea mai probabilă valoare, pentru . De fapt, pentru această valoare

precum și valoarea medie a hamiltonianului asupra unei stări coerente:

decât plasarea :

Funcția de undă a unei stări coerente

O stare consecventă în acel moment rămâne consecvent pentru vremuri , adică dacă (conform reprezentării lui Schrödinger) atunci cu

Prin urmare, în spațiul de coordonate, înmulțind cu sutienul , relația anterioară este echivalentă cu rezolvarea următoarei ecuații diferențiale:

pe care îl admite ca soluție

unde este este o fază care trebuie determinată prin impunerea faptului că funcția de undă satisface ecuația Schrödinger. Rezultă că:

unde este este faza inițială a valorii proprii.

Valorile medii ale poziției și momentului fluctuează ca un sistem clasic:

în timp ce densitatea probabilității rămâne un Gauss centrat pe această valoare medie oscilând în timp:

În cele din urmă, se poate arăta că statele coerente satisfac cel puțin principiul incertitudinii : .

Bibliografie

Elemente conexe

Alte proiecte

Controlul autorității Tezaur BNCF 54612 · LCCN (EN) sh86003890 · GND (DE) 4125526-4 · BNF (FR) cb122647498 (data)