Матричный элемент нормально упорядоченного оператора

Уравнение (1.137) в Негеле и Орланде дает следующее тождество для нормально упорядоченного оператора А ( а я , а я ) :

ф | А ( а я , а я ) | ф "=" А ( ф я * , ф я ) е ф я * ф я

Для когерентных (бозонных) состояний | ф "=" е ф я а я | 0 . Когда я пытаюсь доказать это, я получаю коэффициент 1/2 в показателе степени. Я возьму простой пример А "=" а я а я чтобы попытаться найти свою ошибку. Сначала я определяю η "=" ф я а я , и используйте идентификатор

а я η н "=" н ф я η н 1 + η н а я .

Тогда я могу показать

а я | ф "=" ( е η а я + ф я е η ) | 0

Один член которого убивает вакуум, поэтому я показал

ф | а я а я | ф "=" 0 | ф я * ф я е η * е η | 0

Затем я хочу использовать формулу Бейкера-Кэмпбелла-Хаусдорфа. Коммутатор

[ η * , η ] "=" [ ф я * а я , ф Дж а Дж ] "=" [ ф я * а я , ф я а я ] + я Дж [ ф я * а я , ф Дж а Дж ] "=" ф я * ф я , ( 1 )
и когда вы коммутируете все через второй член и убиваете вакуум. Поскольку это скаляр, формула БЧХ дает

п ( е η * е η ) "=" η * + η + 1 2 ф я * ф я

Переставь сумму, возведи в степень, убей еще немного вакуума, и я получу правильное выражение, но с коэффициентом 1/2!

Что я делаю не так? Моя первая догадка в уравнении (1), может быть, есть какой-то подсчет добул, которого я не вижу, но вы можете написать что-то вроде

[ , ] "=" [ 1 , ] + [ 2 , ] + . . . "=" [ 1 , 1 ] + [ 1 , 1 ] + [ 2 , 2 ] + [ 2 , 2 ] + . . .
"=" [ я , я ] + я Дж [ я , Дж ] .

Ответы (1)

I) фактор ОП 1 2 происходит от использования усеченной версии

(1) е А е Б   "="   е А + Б + 1 2 [ А , Б ]

по формуле Бейкера-Кэмпбелла-Хаусдорфа . Формула (1) верна, если коммутатор [ А , Б ] коммутирует с обоими операторами А и Б .

II) То, что на самом деле нужно в расчете ОП, - это скорее эта версия

(2) е А е Б   "="   е [ А , Б ] е Б е А

усеченной формулы Бейкера-Кэмпбелла-Хаусдорфа. Формула (2) не содержит половины. Его легко получить, дважды воспользовавшись формулой (1).

III) Конкретно, с "=" 1 , операторы А "=" ф я * а я и Б "=" ф я а я играют роль частей уничтожения и созидания соответственно. Коммутатор [ А , Б ]   "="   ф я * ф я 1 это с -число. Нормальное упорядоченное выражение (которое необходимо для расчета OP) — это правая сторона. экв. (2) (в отличие от правой части уравнения (1), которое не является нормально упорядоченным). В частности, скобка двух когерентных состояний имеет вид ф | ф "=" е ф я * ф я .

Но коммутатор [ А , Б ] "=" [ а , а ] "=" 1 , скаляр здесь (я думаю, скаляр, умноженный на оператор тождества), и это ДЕЙСТВИТЕЛЬНО коммутирует с а и а . Я начал с полной версии BCH, удалил более высокие термины, которые исчезают (я думаю), и использовал экспоненциальную карту, чтобы получить то, что я хотел. Нет?
Я обновил ответ.
Должен сказать, я до сих пор этому удивляюсь. Как вы можете сказать, что (2) нормально упорядочено, если А и Б есть старые операторы, коммутатор которых пропорционален единице? Я понимаю, как вы не можете сказать, является ли (1) нормальным порядком, но как вы можете сказать, что (2) является нормальным?