Правильны ли эти манипуляции с брекетами?

Я читаю старую статью («Функция Вигнера и другие распределения в фиктивных фазовых пространствах», Balazs and Jennings, Phys. Rep. 104(6), 1984) и наткнулся на следующее утверждение (в котором д ^ и п ^ являются парой обобщенных канонических операторов и р ^ — некоторый оператор плотности):

Мы также можем оценить Тр [ дельта ( д ^ д ) дельта ( п ^ п ) р ^ ] или Тр [ дельта ( п ^ п ) дельта ( д ^ д ) р ^ ] ...Величины эти, однако, неодинаковы, несимметричны по п ^ и д ^ и не везде положительны. Кроме того, они будут сложными.

Мне интуитивно показалось, что эти следы вообще могут быть разными (поскольку д ^ и п ^ не коммутируют), но не было так ясно, что эта величина может быть отрицательной или мнимой, хотя ясно, что волновая функция в базисе положения или импульса может быть такой.

Поэтому я попытался увидеть это, оценив немного. Позволять р ^ "=" | ψ ψ | и | ψ "=" г д ψ ( д ) | д в основе положения. Потом подумал сделать трассировку в позиционном базисе, т.е.

Тр [ дельта ( д ^ д ) дельта ( п ^ п ) р ^ ] "=" г д д | дельта ( д ^ д ) дельта ( п ^ п ) р ^ | д "=" г д г д д | дельта ( д ^ д ) дельта ( п ^ п ) | д д | д | ψ ( д ) | 2 "=" г д г д д | дельта ( д ^ д ) дельта ( п ^ п ) | д | ψ ( д ) | 2 "=" д | дельта ( п ^ п ) | д | ψ ( д ) | 2 "=" г п д | дельта ( п ^ п ) | п п | д | ψ ( д ) | 2 "=" д | п п | д | ψ ( д ) | 2 "=" | д | п | 2 | ψ ( д ) | 2

который всегда реален и положителен, вопреки утверждению статьи. Поэтому я должен верить, что сделал что-то не так. Любая помощь в указании на мою ошибку будет принята с благодарностью.

Ваша проклятая ошибка во 2-й строке: д | р ^ | д д | д | ψ ( д ) | 2 ...!! Сначала устраните все операторы, вставив полные состояния, и только затем вставьте волновые функции в сильно несимметричный матричный элемент матрицы плотности.
О, похоже, вы правы; этот матричный элемент что-то вроде ψ ( д ) ψ * ( д ) , верно? Спасибо, Космас.
Верно. Вам все еще нужно видеть отсутствие реальности? Это просто, и вам никогда не нужно идти по своему пути.
Да, хотя я все равно довел дело до конца, одного этого результата мне достаточно, чтобы понять его интуитивно. Еще раз спасибо.

Ответы (1)

Легко увидеть, что ваше выражение не всегда реально. Написав вторую строку правильно, у вас есть

Тр [ дельта ( д ^ д ) дельта ( п ^ п ) р ^ ] "=" г д д | дельта ( д ^ д ) дельта ( п ^ п ) р ^ | д "=" г д дельта ( д д ) д | дельта ( п ^ п ) р ^ | д "=" д | дельта ( п ^ п ) р ^ | д "=" г п д | п п | дельта ( п ^ п ) р ^ | д е я д п / п | р ^ | д "=" е я д п / ф ( п ) ψ * ( д )   ,
так что для реальной гауссовой волновой функции, которая также является настоящей гауссовой волновой функцией в импульсном пространстве, вы явно видите, что фаза умножает реальную величину.

Некоторые из приведенных здесь упражнений охватывают их.