Главная > КВАНТОВАЯ ВЕРОЯТНОСТЬ И КВАНТОВАЯ СТАТИСТИКА
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

Рассмотрим изолированную квантовую систему, эволюция которой описывается группой унитарных операторов \( \left\{U_{t} ; t \in \mathbf{R}\right\} \) в гильбертовом пространстве \( \mathscr{H} \). Пусть \( \left\{A_{j t} ; j=1, \ldots, m ; t \in T\right\} \), где \( T \subset \mathbf{R} \) – семейство вещественных наблюдаемых. Обозначим
\[
A_{j}(t)=U_{t}^{*} A_{j t} U_{i} ; \quad t \in T,
\]

и предположим, что для любых моментов времени \( t_{1}&lt;\ldots&lt;t_{n} \) и любых \( j_{1}, \ldots, j_{n} \) наблюдаемые \( A_{j_{1}}\left(t_{1}\right), \ldots, A_{j_{n}}\left(t_{n}\right) \) совме стимы. Согласно формуле (1.20), последовательное точное измерение наблюдаемых \( A_{j_{1}}\left(t_{1}\right), \ldots, A_{j_{n}}\left(t_{n}\right)\left(j_{k}=1, \ldots, m\right) \) имеет распределение вероятностей
\[
\mu_{s}\left(B_{1} \times \ldots \times B_{n}\right)=\operatorname{Tr} S E_{\left(t_{1}\right)}\left(B_{1}\right) \ldots E_{\left(t_{n}\right)}\left(B_{n}\right),
\]

где \( B_{k} \in \mathscr{R}\left(\mathbf{R}^{m}\right) \) и \( E_{\left(t_{k}\right)} \) – совместная спектральная мера наблюдаемых \( A_{j}\left(t_{k}\right) ; j=1, \ldots, m \).

Семейство вероятностных мер (2.2) при всевозможных \( n= \) \( =1,2, \ldots ; t_{1}, \ldots, t_{n} \) является согласованным. Используя теорему А. Н. Колмогорова о продолжении, можно доказать, что существует единственное ортогональное разложение единицы \( \mathbf{E} \) на \( \mathscr{B}\left(\mathbf{R}^{T}\right) \), где \( \mathscr{B}\left(\mathbf{R}^{T}\right)-\sigma \)-алгебра цилиндрических множеств на пространстве траекторий \( \mathbf{R}^{T} \) такое, что
\[
E\left(x(\cdot): x\left(t_{1}\right) \in B_{1}, \ldots, x\left(t_{n}\right) \in B_{n}\right)=E_{\left(t_{1}\right)}\left(B_{1}\right) \ldots E_{\left(t_{n}\right)}\left(B_{n}\right) .
\]

Оно описывает статистику непрерывного (во времени) точного измерения семейства совместимых наблюдаемых (2.1), в том смысле, что вероятность подмножества \( B \) в пространстве траекторий есть
\[
\mu_{S}(x(\cdot) \in B)=\operatorname{Tr} S E(B) .
\]

В физике подобные измерения получили название неразрушающих и привлекли внимание, в связи с задачей обнаружения слабой силы (гравитационной волны), действующей на пробную систему [69], [140].

Прим ер. Квантовомеханический осциллятор массы \( m \) и с частотой \( \omega \), возбуждаемый скалярной силой \( \varphi(t) \), описывается уравнениями
\[
\dot{Q}(t)=m^{-1} P(t), \quad \dot{P}(t)=-m \omega^{2} Q(t)+\varphi(t) \mathrm{I},
\]

где \( Q(0)=Q, \quad P(0)=P \)-канонические наблюдаемые, т. е. \( [P, Q]=i \mathrm{I} \). Положим \( A_{1 t}=Q \cos \omega t-(P / m \omega) \sin \omega t \), так что
\[
A_{1}(t)=Q(t) \cos \omega t-(P(t) / m \omega) \sin \omega t .
\]

Из уравнений (2.3)
\[
\dot{A}_{1}(t)=-(\varphi(t) / m \omega) \sin \omega t,
\]

поэтому наблюдаемые \( A_{1}(t) \) совместимы при разных \( t \) и возможно непрерывное неразрушающее измерение семейства \( \left\{A_{1}(t)\right\} \). Сила \( \varphi(t) \) может быть определена по любой траектории из соотношения (2.4).

Аналогично, для \( A_{2 t}=P \cos \omega t+m_{\omega} Q \sin \omega t \) получаем семейство совместимых наблюдаемых
\[
A_{2}(t)=P(t) \cos \omega t+m \omega Q(t) \sin \omega t,
\]

для которого \( \dot{A}_{2}(t)=\varphi(t) \cos \omega t \) I. Заметим, что \( A_{1}(t) \) и \( A_{2}(t) \) несовместимы, поскольку \( \left[A_{2}(t), A_{1}(t)\right]=i \mathrm{I} \). Действуя в духе п. 2.1.3, рассмотрим семейство совместимых наблюдаемых
\[
\tilde{A}_{1}(t)=A_{1}(t) \otimes \mathrm{I}_{0}-\mathrm{I} \otimes Q_{0} ; \quad \tilde{A}_{2}(t)=A_{2}(t) \otimes \mathrm{I}_{0}+\mathrm{I} \otimes P_{0}
\]

в пространстве \( \mathscr{H} \otimes \mathscr{H}_{0} \) (см. [103]). Сила \( \varphi(t) \) определяется тогда из соотношения
\[
\varphi(t)=\cos \omega t \dot{\tilde{A}}_{2}(t)-m \omega \sin \omega t \dot{\tilde{A}}_{1}(t) .
\]

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru