Ecuación de Schrödinger para hamiltoniano dependiente del tiempo y conjugación

La ecuación de Schrödinger para el operador de evolución dice:

tu t = i H tu

donde para un hamiltoniano dependiente del tiempo que no necesita conmutar consigo mismo en diferentes tiempos definimos

tu ( t , t 0 ) = T mi i t 0 t H ( t ) d t

dónde T es el operador de ordenamiento temporal.

Si ahora se toma la transpuesta conjugada de la primera ecuación:

(1) tu t = + i tu H

mientras que si en cambio uno mira tu (la transpuesta conjugada de la definida tu ), y toma su derivada obtenemos:

(2) tu t = + i H tu
Obviamente, los dos son equivalentes solo si el hamiltoniano conmuta consigo mismo en diferentes momentos, en cuyo caso el ordenamiento temporal es redundante y [ tu , H ] = 0 .

Si no conmutan cual de los dos es el correcto?

Notas a tener en cuenta:

  1. Aunque técnicamente mi primera suposición sería que la segunda línea de pensamiento es correcta, no estoy seguro ya que no estoy seguro de que tu es equivalente a tomar i i en la definición anterior de tu . ¿No querríamos tu a ser definido usando tiempo anti-ordenamiento?
  2. Si el primer punto es correcto, ¿qué implica sobre la derivada del tiempo? ¿Significa que al tomar la derivada H debe ir a la derecha de tu ?
  3. Tenga en cuenta que poner H a la derecha de tu , es atractivo si uno quiere obtener las expresiones habituales para la ecuación de Schrödinger y la ecuación de Liouville - Von Neumann en la imagen de interacción. Si este no es el caso, no se pueden usar, por ejemplo, las expresiones habituales para la imagen de interacción, mientras se toma un hamiltoniano dependiente del tiempo como el hamiltoniano imperturbable, como se hace entre bastidores, por ejemplo aquí (en la última sección ) .

Respuestas (3)

La primera es correcta. Tenga en cuenta que tu tu = 1 , y por lo tanto tu ˙ tu + tu tu ˙ = 0 . Resolviendo para tu ˙ ,

tu ˙ = tu tu ˙ tu = tu ( i H tu ) tu = + i tu H

Gracias, esto parece tener sentido, ya que resulta de los primeros principios (el requisito de que tu es unitario). Sin embargo, ¿cómo explica la supuesta paradoja? ¿Qué está mal en la otra línea de pensamiento?

La forma habitual de tratar una evolución dependiente del tiempo es definir un grupo de dos parámetros de evoluciones unitarias tu ( t , s ) que satisface

tu ( t , t ) = 1 , tu ( t , s ) tu ( s , r ) = tu ( t , r ) i t tu ( t , s ) = H ( t ) tu ( t , s ) i s tu ( t , s ) = tu ( t , s ) H ( s ) .

La solución formal (con s en lugar de t 0 en la integral) es la que escribió el OP (y el sistema admite solución única siempre que t H ( t ) ψ es fuertemente diferenciable en un núcleo común denso de todos los H ( t ) ).

Claramente,

tu ( t , s ) = tu ( s , t ) = tu ( t , s ) 1 .

ecuación (1) es correcto. Como OP ya sospecha, el operador de evolución adjunto hermitiano tu está asociado con el orden anti-tiempo, por lo que la diferenciación es wrt. el tiempo final trae el hamiltoniano H abajo a la derecha de tu en la ec. (1), consistente con un tiempo de atraso ordenado anti-tiempo. Para obtener más detalles, consulte también esta publicación relacionada con Phys.SE.