Dependencia temporal de una función de un operador

Supongamos que sé que la evolución temporal de un operador está dada por O ^ ˙ = i [ H ^ ( t ) , O ^ ( t ) ] . Ahora quiero ver una función. F ^ ( O ^ , y quiero saber la evolución temporal de los "valores" de esta función. Supongo que puedo ampliar F ^ en una serie de Taylor: Desde O ^ tiene una evolución temporal unitaria tu , Puedo escribir:

F ^ ( O ^ ( t ) ) = Σ i C i O ^ i ( t ) = Σ i C i ( tu ^ t , t 0 O ^ ( t 0 ) tu ^ t 0 , t ) i = Σ i C i tu ^ t , t 0 O ^ ( t 0 ) i tu ^ t 0 , t = tu ^ t , t 0 F ^ ( O ^ ( t 0 ) ) tu ^ t 0 , t
Luego, calcular la derivada del tiempo producirá:
d d t F ^ ( O ^ ( t ) ) = i [ H ^ , F ^ ( O ^ ( t ) ) ]

Sin embargo, no llego a este mismo resultado si trato de calcular la derivada directamente:

d d t F ^ ( O ^ ( t ) ) = Σ j = 1 C j j O ^ j 1 ( t ) O ^ ˙ = Σ j = 1 C j j O ^ j 1 ( t ) i [ H ^ ( t ) , O ^ ( t ) ]
Para llegar al mismo resultado, tendría que permutar el hamiltoniano H ^ a través de todo el producto ( O ^ ( t ) ) j 1 . Estoy atorado aqui. ¿Estoy cometiendo un error en alguna parte?

Respuestas (2)

La derivada del producto de funciones valoradas por operadores es:

d d t ( A ( t ) B ( t ) ) = ( d d t A ( t ) ) B ( t ) + A ( t ) ( d d t B ( t ) ) .

Puede probarlo usando la definición estándar de derivada.

Se ha perdido esta no conmutatividad de la derivada de un operador con el propio operador al escribir la derivada después de la expansión de Taylor. Una vez que lo arregle, puede ver que ambas expresiones para la evolución temporal de la función de un operador coincidirán.

Lo que dijo el usuario Sunyam sobre una regla de Leibniz no conmutativa es exactamente correcto. Por lo tanto, el último paso de OP para el j El poder debe ser

d d t O j   = Leibniz   i = 0 j 1 O i O ˙ O j 1 i   =   i i = 0 j 1 O i [ H , O ] O j 1 i   =   i [ H , O j ] .