Запросы на вращение в КМ для системы спинов s=1s=1s = 1

Меня интересует, как сделать вращение вокруг Икс -ось в QM для вращения с "=" 1 система. В ответе на пост у нас есть, что для общего вращения в QM, где спин с "=" 1 имеем уравнение:

опыт ( я α Дж н ^ ) "=" 1 + я н ^ Дж грех α + ( н ^ Дж ) 2 ( потому что α 1 ) "=" 1 + [ 2 я н ^ Дж грех ( α / 2 ) ] потому что ( α / 2 ) + 1 2 [ 2 я н ^ Дж грех ( α / 2 ) ] 2 ,
Вопросы: Не должна ли LHS быть опыт ( я α Дж н ^ / 2 ) как в с "=" 1 / 2 случае, когда мы имеем
опыт ( я α 2 о н ) "=" потому что ( α 2 ) я о н грех ( α 2 ) ?
Кроме того, будет ли идея заключаться в том, чтобы написать Дж Икс "=" Дж + + Дж где у нас есть операторы повышения и понижения, а затем выразить это как матрицу в основе Дж г собственные состояния?

Ответы (1)

Нет. При написании опыт ( я α н ^ Дж ) нужно использовать матрицы Дж ^ Икс , Дж ^ у , Дж ^ г со стандартными коммутационными соотношениями:

[ Дж ^ Икс , Дж ^ у ] "=" я Дж ^ г , и т. д.
Для с "=" 1 / 2 , матрицы, удовлетворяющие коммутационным соотношениям, равны { 1 2 о Икс , 1 2 о у , 1 2 о г } скорее, чем { о Икс , о у , о г } , отсюда и необходимость 1 2 фактор.

Да, в общем случае можно было бы получить матрицы для Дж ^ Икс и Дж ^ у , смешать их с Дж ^ г строить опыт ( я α н ^ Дж ) и возвести в степень. Результат зависит не от базиса, а от базиса собственных состояний Дж ^ г удобно, поскольку Дж ^ ± в этом базисе хорошо известны и легко вычисляются.


Изменить: в ответ на комментарий матрицы вращения обычно имеют вид

р г ( α ) р у ( β ) р г ( γ ) "=" е я α л г е я β л у е я γ л г
Получить р Икс нужно выбрать α "=" π / 2 и γ "=" π / 2 .

В базисе собственных состояний Дж ^ г , вращение р Икс ( β ) "=" е я π л г / 2 р у ( β ) е я π л г / 2 для с "=" 1 / 2 дан кем-то

р Икс ( β ) "=" ( потому что ( β 2 ) я грех ( β 2 ) я грех ( β 2 ) потому что ( β 2 ) ) "=" е я β о Икс / 2 ,
с состояниями, заказанными как | 1 / 2 , 1 / 2 , | 1 / 2 , 1 / 2 .

Для "=" 1 соответствующий результат

р Икс ( β ) "=" ( потому что 2 ( β 2 ) я грех ( β ) 2 грех 2 ( β 2 ) я грех ( β ) 2 потому что ( β ) я грех ( β ) 2 грех 2 ( β 2 ) я грех ( β ) 2 потому что 2 ( β 2 ) )
для заказа | 1 , 1 , | 1 , 0 , | 1 , 1

Правильны ли знаки для приведенных выше терминов? Кажется, он ошибся, назвав вторым слагаемым «+» для с "=" 1 2 случае, когда это должно быть '-'.
Могу я спросить вашего совета кое о чем. У меня есть код Python, который я написал, используя эту формулу для расчета поворота состояния. | с "=" 1 ; Дж г о Икс ось. У меня есть другой код, который делает то же самое, но дает другой ответ, но разница в том, что знаки и порядок компонентов другие (цифры одинаковые). Так что это похоже на то, что один из них является перестановкой другого с временной разницей в знаках для компонентов. Я использую Дж Икс "=" 1 2 Дж + + 1 2 Дж .
Спасибо, это очень полезно, делал это вручную... какое-то время... Что касается последней матрицы, вы уверены, что не получите я с я н ( β ) 2 (без отрицательного знака, который у вас есть)?
Это правильно, я тоже это понимаю, но тогда вы просто умножаете на я грех ( β ) . Нет отрицательного знака. О, я думаю, это потому, что вы используете отрицательный аргумент для экспоненты.
Мог бы просто подтвердить, что это правильно для вращения вокруг г ось
р г ( α ) "=" [ я грех α + с о с α 0 0 0 1 0 0 0 я грех α + с о с α ]
?
Одна последняя вещь. Что меня интересует, так это рассмотрение состояния | Дж "=" 1 , М "=" 1 "=" [ 1 0 0 ] , образуя когерентное состояние | С С "=" [ 0,5 я 2 0,5 ] путем поворота опыт ( я π 2 Дж Икс ) [ 1 0 0 ] "=" [ 0,5 я 2 0,5 ] .
Затем я хочу вычислить квадрат модуля перекрытия когерентного состояния с вращением когерентного состояния вокруг Икс -ось и г -ось для различных значений θ и ф : | С С | опыт ( я ф Дж г ) опыт ( я θ Дж Икс ) | С С | 2 . В результате я получаю этот сюжет . Это тот тип сюжета, который вы могли бы предсказать? Большое спасибо.
@JohnJack это выглядит нормально.
Спасибо за проверку, разве вы не ожидали более круглой симметричной формы? Если вы возьмете кривые уровня этого, похоже, что вы получите срезы типа эллипса. Это моя главная забота. Я нарисовал очень большое количество точек, поэтому не думаю, что это связано с недостатком точек. θ и ф . Что вы думаете?
@JohnJack Масштаб по осям другой. Если вы используете 0 θ π и 0 ф 2 Π это должно помочь с симметрией.
Спасибо, а что вы подразумеваете под "масштаб по осям разный" и как вы пришли к такому предложению для диапазона θ и ф