三言两语“赝自旋”

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论坛嘉宾: sage

星空浩淼


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三言两语“赝自旋” [文章类型: 原创]

所有由自共轭算符推动演化的双态量子系统,都存在一种数学上同构的抽象描述。双态量子体系可以张成一个二维Hilbert空间,而推动这个量子体系演化的自共轭算符,在这个空间中对应一个2×2的自共轭矩阵表示。2×2的复数矩阵有8个参量,但自共轭条件对应四个约束条件,再加上一个概率守恒的约束件,于是这8个参数中只有三个是独立的 。因此,对于这个空间中的所有力学量矩阵,只需要用任意选定的三个线性独立的2×2自共轭矩阵(作为张量基)就可以完备地展开。三个Pauli矩阵正好是线性无关的2×2自共轭矩阵,因此可以选它们来做这种矩阵基。由于Pauli矩阵常用来描述自旋1/2场的自旋矩阵 ,因此就把双态量子系统称之为“赝自旋系统”。由数学描述上的同构到物理概念的类比,是物理学家们屡试不爽的招数。同位旋概念也是来自于这种概念类比。

我们知道,实现量子计算的要求之一是: 一个能表征量子比特并可扩展的物理系统。原则上讲,任何两能级体系都可以满足这个要求(两个能级对应0和1)。一个常用的两能级系统,即是上面所说的双态系统。这个系统原本存在两个等能级的态,如果两个态之间可以通过量子隧穿从一个变换到另外一个,那么这两个态之间就会存在叠加干涉,它们通过相加和相减形成两个新的态,两个新的态之间存在能级分裂,于是就构成一个两能级系统。换句话说:量子隧穿产生对称破缺,使得原来的双态系统产生能级分裂,形成一个两能级系统。

One may view the world with the p-eye and one may view it with the q-eye but if one opens both eyes simultaneously then one gets crazy

发表时间: 2006-11-29, 03:11:05 个人资料

卢昌海


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站长客栈长老学术成员

Re: 三言两语“赝自旋” [文章类型: 原创]

提点小建议,为星空兄增加人气。:)

第二段所述的隧道效应导致二能级分裂是量子力学的标准内容,以之作为“赝自旋”这一主题的结尾似乎有些突兀(如果文章尚未写完则另当别论)。将之替换为一些讲述由“赝自旋”这一类比导致的应用(比如对某些结果的独特或简化的理解等)或许更好些。

宠辱不惊,看庭前花开花落
去留无意,望天空云卷云舒

发表时间: 2006-11-30, 09:54:55 个人资料

星空浩淼


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客栈长老学术成员

Re: 三言两语“赝自旋” [文章类型: 原创]

谢谢昌海兄,你的看法是对的。如果是2004年写这个帖子,可能比较有写头,现在忘了许多当时的精彩技术内容。我是腾空电脑硬盘,检查以前的文件时,偶然发现以前自己写的一个note,就发在这里。后一段是临时加上去的

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发表时间: 2006-11-30, 23:11:22 个人资料
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