Supongamos que tengo una sola partícula mecánica cuántica masiva en dimensiones ( ), bajo la acción de un potencial bien portado , y que dejo que se asiente en el estado fundamental de su hamiltoniano,
Esta función de onda se puede examinar en el espacio de fase de varias maneras, como usar funciones de Wigner o Sudarshan . y Husimi representaciones, todas las cuales ofrecen diferentes puntos de vista sobre el estado y diferentes formas casi clásicas de entenderlo. Mi pregunta precisa es la siguiente:
Para ser totalmente explícito, quiero un mapa que produzca una densidad clásica con la posición correcta y las distribuciones de momento, es decir y , e idealmente también para todas las cuadraturas posibles en cualquier ángulo. el clasico debe permanecer estacionario bajo la ecuación de Liouville con un hamiltoniano clásico que se conecta al hamiltoniano cuántico a través de un límite clásico o cuantización canónica, en el caso general, pero estoy feliz de restringir esto a los hamiltonianos de la forma , en el que la correspondencia es obvia.
Más intuitivamente, sé que después de la traducción obtendré una falsificación eso en realidad no describe lo que está pasando, pero al menos me gustaría que se quedara quieto una vez que deje que la mecánica clásica se haga cargo.
Si toma la ecuación de Liouville y establece , para que la densidad de probabilidad no dependa del tiempo, obtienes (en una dimensión):
Ahora, si usas las ecuaciones de Hamilton para saber y en términos de las derivadas del hamiltoniano
¿Cuál es el corchete de Poisson de y . Si la densidad de probabilidad es una función del hamiltoniano únicamente, el corchete de Poisson desaparece.
La teoría de la onda piloto de Bohm-De-Broglie ofrece una construcción de un cuántico corrección al hamiltoniano original junto con un conjunto de partículas clásico que hace casi exactamente lo que pides. El hamiltoniano corregido lee
Uno puede derivar la equivalencia considerando la ecuación de Schrödinger, poniendo , e interpretación como la acción clásica de Hamilton-Jacobi. (Hay más detalles en la página wiki de Bohm-De-Broglie ).
Por cierto, parece que se ha hecho algo similar a lo que está tratando de hacer en los cálculos numéricos de química cuántica, consulte el libro Applied Bohmian Mechanics: From Nanoscale Systems to Cosmology .
Parece que la realización semiclásica buscada por OP es posible con la ayuda del producto estrella de Groenewold-Moyal , es decir, la ecuación de Liouville. se convierte
En particular, un estado propio de un operador hamiltoniano cuántico dado (de modo que el operador de densidad es ) será un estado estacionario de la ecuación de Liouville (1) para el sistema semiclásico correspondiente, es decir, la distribución de cuasiprobabilidad de Wigner y la función hamiltoniana empezará a viajar.
Hemos utilizado la siguiente notación. los -conmutador se define como
corresponde a
para funciones/símbolos . ecuación de Liouville (1) es un caso especial de la ec. (4) con .
Es posible generalizar la construcción a otras distribuciones de cuasiprobabilidad y órdenes de operadores con sus correspondientes productos estrella asociativos. Creemos que es necesario el uso de productos estrella en la construcción genérica.
Quiero decir, así es como lo abordaría en una dimensión...
Considere los estados coherentes generado por y Por lo tanto, tienen posiciones relativamente bien definidas y momentos de hecho, creo que son gaussianas en espacio con sólo su tamaño de fluctuación de punto cero. Más importante aún, resuelven la identidad con algún núcleo, Tenga en cuenta que aunque estos se derivan para el oscilador armónico hamiltoniano lo que hace que describan buenos círculos en el espacio de fase al igual que lo hace un oscilador armónico real, no es necesario que los use solo con ese hamiltoniano.
Por lo tanto, una distribución candidata debe representar como una función como de la que podríamos recuperar algo de densidad perdiendo la fase cuántica pero preservando necesariamente la Entonces hay una buena interpretación de esencialmente ejecutando los valores de expectativa anteriores "al revés".
La integración entonces se convierte en:
Lo último que hay que demostrar es que la resultante también es estacionario bajo la ecuación de Liouville, pero dado que proviene de un que es estacionario bajo el hamiltoniano, parece probable, como un caso especial del teorema de Ehrenfest... así que es una construcción simple pero no la descartaría.
Llegué tarde a la discusión y me perdí algunas sutilezas; pero la forma en que podría abordar el problema sería a través de paradigmas simples: bueno, el oscilador es tan clásico como los sistemas cuánticos. Con las normalizaciones adecuadas, la trayectoria de todo sistema es una rotación rígida en el espacio de fase, tanto para cualquier función de Wigner (Groenewold, 1946) como para su límite clásico de densidad de Liouville:
,
Un sistema cuántico estacionario es una función de Wigner axialmente simétrica, y lo mismo ocurre con su densidad clásica de Liouville: lo que sucede es que una configuración estacionaria no es más que la integral sobre todas las fases (¡llámelas tiempos de inicio!) de cualquier configuración. Dado que todo gira al unísono, la configuración parece (es) estacionaria, tanto cuántica como mecánicamente clásica.
Por ejemplo, este es el segundo estado excitado del oscilador, a escalas
,
pero no hay nada de malo en contemplar un enorme sistema colectivo (macroscópico) en el espacio de fases... del tamaño de un laboratorio de primer año, que es axialmente simétrico, un enjambre denso de partículas cargadas que no interactúan que oscilan en un campo al mismo tiempo habiendo comenzado sus oscilaciones uniformemente. momentos del ciclo de oscilación. (No dijiste "realista" ahora...)
La distribución inicial se puede elegir para que sea semidefinida positiva y axialmente simétrica: no es necesario que sea un estado propio en estrella puro: no obstante, rotará rígidamente y simulará una densidad de Liouville.
Pero, en cualquier caso, esta es la forma más fácil de ilustrar el concepto: la estacionariedad, al menos para el movimiento periódico, bien puede equivaler a un conjunto perfectamente desfasado.
El oscilador es, sin embargo, de hecho, especial, en la medida en que la evolución de la densidad de Wigner es la misma función de la evolución de x y p y una configuración axialmente simétrica es estacionaria. Virtualmente único, a excepción de los sistemas mapeables a él. Esta es solo una demostración de existencia conceptual, no un método. No estoy seguro de que G Braunss 2009 sea útil, pero ahí está...
proyecto de ley alsept
Emilio Pisanty
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