Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

Математические заметки

О делокализации квантовой частицы при адиабатической эволюции, порожденной одномерным оператором Шрeдингера

V. A. Sergeev, Aleksandr Aleksandrovich Fedotov

Published Jan 1, 2022• 1 citation
Publisher

Abstract

Обсуждается одномерное нестационарное уравнение Шрeдингера в адиабатическом приближении. Соответствующий стационарный оператор $H$, зависящий от времени как от параметра, имеет непрерывный спектр $\sigma_c=[0,+\infty)$ и конечное число отрицательных собственных значений. Со временем собственные значения подходят к краю $\sigma_c$ и по очереди исчезают. Изучается решение, близкое в некоторый момент к собственной функции $H$. Пока существует соответствующее собственное значение $\lambda$, решение локализовано внутри потенциальной ямы. Описана его делокализация при исчезновении $\lambda$. Библиография: 9 названий.

DOI
10.4213/mzm13776

Related papers

Адиабатическое приближение эволюции, порожденной $A$-равномерно псевдоэрмитовым гамильтонианом

Wenhua Wang, Huaixin Cao, Zhengli Chen

Обсуждается адиабатическое приближение эволюции квантовой системы, порожденной $A$-равномерно псевдоэрмитовым гамильтонианом $H(t)$. Он представляет собой зависящий от времени оператор, выражающийся через зависящий от времени эрмитов гамильтониан $G(t)$ с помощью не зависящего от времени обратимого оператора $A$. С использованием связи между решениями уравнений эволюции для $H(t)$ и $G(t)$ доказано, что $H(t)$ и $H^{\dagger}(t)$ имеют одни и те же действительные собственные значения, а соответствующие собственные векторы образуют биортогональные базисы Рисса в пространстве состояний. Для адиабатического приближенного решения в случае минимального собственного значения и основного состояния оператора $H(t)$ доказано, что это решение в каждый момент времени совпадает с состоянием системы тогда и только тогда, когда вектор основного состояния не зависит от времени. Также найдены оценки сверху для ошибки адиабатического приближения в терминах нормы разности состояний и в терминах обобщенной степени совпадения. Полученные результаты проиллюстрированы в нескольких примерах.

Теоретическая и математическая физика•Sep 1, 2017•1 citation

Пробуждение и скремблинг в процессе голографического нагрева

Dmitry Sergeevich Ageev, I. Ya. Aref’eva

Методами голографии изучается процесс нагрева в квантовой теории поля. В качестве голографического двойника данного процесса используется поглощение тонкой оболочки безмассовой материи черной браной. Найден явный вид временно́й эволюции квантовой взаимной информации для системы двух интервалов при нагреве от температуры $T_{\mathrm i}$ до температуры $T_{\mathrm f}$ в двумерном пространстве-времени. Определены геометрические характеристики системы, при которых зависимость взаимной информации от времени имеет вид колокола: в начальный момент времени она равна нулю, в некоторый последующий момент времени становится положительной, далее достигает своего максимума и снова уменьшается до нуля. Такое поведение взаимной информации имеет место в процессе фотосинтеза. Показано, что если расстояние $x$ между интервалами меньше $\ln 2/2\pi T_{\mathrm i}$, то эволюция голографической взаимной информации имеет форму колокола лишь при ограниченных сверху и снизу значениях длин интервалов. Для достаточно больших $x$, т. е. при $x>\ln 2/2\pi T_{\mathrm i}$, колоколообразная форма зависимости квантовой взаимной информации от времени присутствует только для достаточно больших интервалов, причем эта зона сужается при повышении $T_{\mathrm i}$ и расширяется при увеличении $T_{\mathrm f}$.

Теоретическая и математическая физика•Oct 1, 2017•2 citations

О временной эволюции квадратичных квантовых систем: операторы эволюции, пропагаторы, инварианты

Sh. M. Nagiyev, Azer Inshala ogly Ahmadov

Метод оператора эволюции применяется к описанию зависящих от времени квадратичных квантовых систем в рамках нерелятивистской квантовой механики. Для простоты рассматриваются свободная частица с переменной массой $M(t)$, частица с переменной массой $M(t)$ в переменном однородном поле и гармонический осциллятор с переменными массой $M(t)$ и частотой $\omega(t)$, на который действует переменная сила $F(t)$. Чтобы построить в явном распутанном виде операторы эволюции для этих систем, с помощью простой техники находится общее решение определенного класса дифференциальных и конечно-разностных нестационарных уравнений движения типа Шредингера, а также операторные тождества типа Бейкера-Кэмпбелла-Хаусдорфа. При известных операторах эволюции нетрудно найти в самом общем виде пропагаторы, инварианты любого порядка, волновые функции и установить унитарную связь между системами. Из полученных общих результатов как частные случаи следуют известные в литературе результаты.

Теоретическая и математическая физика•Feb 27, 2019•1 citation

Квазиклассические асимптотики осциллирующего туннелирования для квадратичного гамильтониана на алгебре $\operatorname{su}(1,1)$

Evgenii Viktorovich Vybornyi, Sofia Vasil'evna Rumyantseva

В работе рассмотрена задача построения квазиклассических асимптотик туннельного расщепления спектра оператора, заданного на неприводимом представлении алгебры Ли $\operatorname{su}(1,1)$. Предполагается, что оператор является квадратичной функцией от образующих алгебры. Представлены когерентные состояния и когерентное унитарное преобразование, которое позволяют свести задачу к рассмотрению дифференциального оператора второго порядка в пространстве голоморфных функций. В работе построены квазиклассические асимптотические спектральные серии и соответствующие волновые функции в виде разложений по когерентным состояниям. При определенных параметрах системы, минимальная энергия отвечает паре невырожденных положений равновесия, а дискретный спектр оператора имеет экспоненциально малое туннельное расщепление уровней. Путем применения комплексного метода ВКБ в работе доказаны асимптотические формулы для туннельного расщепления энергий. Показано, что в отличие от одномерного оператора Шрeдингера туннельное расщепление в данной задаче не только экспоненциально убывает, но также содержит осциллирующий множитель, что можно интерпретировать как интерференцию туннелирования по различным инстантонам. Показано также, что при определенных значениях параметров возникает полное подавление туннелирования и двукратное вырождение части уровней спектра, что нетипично для одномерных систем. Библиография: 35 названий.

Математические заметки•Jan 1, 2022•1 citation

Точное решение одномерного, зависящего от времени уравнения Шредингера с прямоугольной потенциальной ямой (барьером) и его применения

Виктор Федорович Лось, Николай Викторович Лось

ТОЧНОЕ РЕШЕНИЕ ОДНОМЕРНОГО, ЗАВИСЯЩЕГО ОТ ВРЕМЕНИ УРАВНЕНИЯ ШРЕДИНГЕРА С ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЯМОЙ (БАРЬЕРОМ) И ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ Получено точное одномерное, зависящее от времени решение для волновой функции ψ(x, t) движущейся частицы в присутствии прямоугольной ямы (барьера).Решение, справедливое как для ямы, так и для барьера, определяется в терминах интегралов от элементарных функций и представляет собой сумму компонент волнового пакета, движущихся в прямом и обратном направлениях.Рассмотрены и численно визуализированы относительный вклад этих компонент и их интерференции в плотность вероятности |ψ(x, t)| 2 , время прибытия и время пребывания частиц для узкого и широкого распределений по энергии (импульсу) в исходном гауссовом волновом пакете.Показано, что в случае широкого исходного волнового пакета существенным становится интуитивно неочевидный квантово-механический эффект влияния компонент, движущихся в обратном направлении, на рассматриваемые величины.

Теоретическая и математическая физика•Jan 1, 2013•0 citations

Отображение между зависящими и не зависящими от времени многочастичными квантовыми гамильтонианами

Oleksandr Gamayun, Oleg Valentinovich Lychkovskiy

Для любого не зависящего от времени гамильтониана $\widetilde H$ можно построить зависящий от времени гамильтониан $H_t$ при помощи калибровочного преобразования $H_t=U_t\kern 1pt \widetilde H \kern 1pt U^\dagger _t-i\kern 1pt U_t\kern 1pt \partial _t U_t^\dagger $. Унитарное преобразование $U_t$ связывает между собой решения соответствующих уравнений Шрeдингера. В многочастичном случае интерес представляют прежде всего гамильтонианы со взаимодействиями, в которых участвует ограниченное число частиц (чаще всего с двухчастичными взаимодействиями). Назовем такие гамильтонианы физическими. В настоящей работе формулируются достаточные условия на $U_t$, обеспечивающие физичность $H_t$ при условии физичности $\widetilde H$ (и наоборот). Таким образом, получается общий метод для поиска пар физических гамильтонианов $H_t,\widetilde H$ таких, что многочастичная динамика под действием внешних зависящих от времени параметров, описываемая гамильтонианом $H_t$, сводится к динамике после квенча, описываемой не зависящим от времени гамильтонианом $\widetilde H$. Этот метод применяется для ряда многочастичных систем. Сначала рассматривается сведение спиновой системы с изотропным гейзенберговским взаимодействием и произвольным зависящим от времени магнитным полем к не зависящей от времени системе без магнитного поля; этот результат был ранее получен Яном, Янгом и Ли (Phys. Lett. A. 1999. V. 251. P. 289-293; V. 259. P. 207-211). Далее показывается, что с помощью аналогичного калибровочного преобразования можно устранить произвольное зависящее от времени магнитное поле из системы взаимодействующих фермионов. Затем данный метод применяется к квантовой модели Изинга и к модели спина, взаимодействующего с бозонным окружением. Также обсуждается более общий случай, когда $\widetilde H = \widetilde H_t$ зависит от времени, но является динамически интегрируемым.

Труды Математического института им Стеклова•Jun 1, 2021•0 citations
Обсуждается одномерное нестационарное уравнение Шрeдингера в адиабатическом приближении. Соответствующий стационарный оператор HHH, зависящий от времени как от параметра, имеет непрерывный спектр σc=[0,+∞)\sigma_c=[0,+\infty)σc​=[0,+∞) и конечное число отрицательных собственных значений. Со временем собственные значения подходят к краю σc\sigma_cσc​ и по очереди исчезают. Изучается решение, близкое в некоторый момент к собственной функции HHH. Пока существует соответствующее собственное значение λ\lambdaλ, решение локализовано внутри потенциальной ямы. Описана его делокализация при исчезновении λ\lambdaλ. Библиография: 9 названий.
Адиабатическое приближение эволюции, порожденной AAA-равномерно псевдоэрмитовым гамильтонианом
Обсуждается адиабатическое приближение эволюции квантовой системы, порожденной AAA-равномерно псевдоэрмитовым гамильтонианом H(t)H(t)H(t). Он представляет собой зависящий от времени оператор, выражающийся через зависящий от времени эрмитов гамильтониан G(t)G(t)G(t) с помощью не зависящего от времени обратимого оператора AAA. С использованием связи между решениями уравнений эволюции для H(t)H(t)H(t) и G(t)G(t)G(t) доказано, что H(t)H(t)H(t) и H†(t)H^{\dagger}(t)H†(t) имеют одни и те же действительные собственные значения, а соответствующие собственные векторы образуют биортогональные базисы Рисса в пространстве состояний. Для адиабатического приближенного решения в случае минимального собственного значения и основного состояния оператора H(t)H(t)H(t) доказано, что это решение в каждый момент времени совпадает с состоянием системы тогда и только тогда, когда вектор основного состояния не зависит от времени. Также найдены оценки сверху для ошибки адиабатического приближения в терминах нормы разности состояний и в терминах обобщенной степени совпадения. Полученные результаты проиллюстрированы в нескольких примерах.
Методами голографии изучается процесс нагрева в квантовой теории поля. В качестве голографического двойника данного процесса используется поглощение тонкой оболочки безмассовой материи черной браной. Найден явный вид временно́й эволюции квантовой взаимной информации для системы двух интервалов при нагреве от температуры TiT_{\mathrm i}Ti​ до температуры TfT_{\mathrm f}Tf​ в двумерном пространстве-времени. Определены геометрические характеристики системы, при которых зависимость взаимной информации от времени имеет вид колокола: в начальный момент времени она равна нулю, в некоторый последующий момент времени становится положительной, далее достигает своего максимума и снова уменьшается до нуля. Такое поведение взаимной информации имеет место в процессе фотосинтеза. Показано, что если расстояние xxx между интервалами меньше ln⁡2/2πTi\ln 2/2\pi T_{\mathrm i}ln2/2πTi​, то эволюция голографической взаимной информации имеет форму колокола лишь при ограниченных сверху и снизу значениях длин интервалов. Для достаточно больших xxx, т. е. при x>ln⁡2/2πTix>\ln 2/2\pi T_{\mathrm i}x>ln2/2πTi​, колоколообразная форма зависимости квантовой взаимной информации от времени присутствует только для достаточно больших интервалов, причем эта зона сужается при повышении TiT_{\mathrm i}Ti​ и расширяется при увеличении TfT_{\mathrm f}Tf​.
Метод оператора эволюции применяется к описанию зависящих от времени квадратичных квантовых систем в рамках нерелятивистской квантовой механики. Для простоты рассматриваются свободная частица с переменной массой M(t)M(t)M(t), частица с переменной массой M(t)M(t)M(t) в переменном однородном поле и гармонический осциллятор с переменными массой M(t)M(t)M(t) и частотой ω(t)\omega(t)ω(t), на который действует переменная сила F(t)F(t)F(t). Чтобы построить в явном распутанном виде операторы эволюции для этих систем, с помощью простой техники находится общее решение определенного класса дифференциальных и конечно-разностных нестационарных уравнений движения типа Шредингера, а также операторные тождества типа Бейкера-Кэмпбелла-Хаусдорфа. При известных операторах эволюции нетрудно найти в самом общем виде пропагаторы, инварианты любого порядка, волновые функции и установить унитарную связь между системами. Из полученных общих результатов как частные случаи следуют известные в литературе результаты.
Квазиклассические асимптотики осциллирующего туннелирования для квадратичного гамильтониана на алгебре su⁡(1,1)\operatorname{su}(1,1)su(1,1)
В работе рассмотрена задача построения квазиклассических асимптотик туннельного расщепления спектра оператора, заданного на неприводимом представлении алгебры Ли su⁡(1,1)\operatorname{su}(1,1)su(1,1). Предполагается, что оператор является квадратичной функцией от образующих алгебры. Представлены когерентные состояния и когерентное унитарное преобразование, которое позволяют свести задачу к рассмотрению дифференциального оператора второго порядка в пространстве голоморфных функций. В работе построены квазиклассические асимптотические спектральные серии и соответствующие волновые функции в виде разложений по когерентным состояниям. При определенных параметрах системы, минимальная энергия отвечает паре невырожденных положений равновесия, а дискретный спектр оператора имеет экспоненциально малое туннельное расщепление уровней. Путем применения комплексного метода ВКБ в работе доказаны асимптотические формулы для туннельного расщепления энергий. Показано, что в отличие от одномерного оператора Шрeдингера туннельное расщепление в данной задаче не только экспоненциально убывает, но также содержит осциллирующий множитель, что можно интерпретировать как интерференцию туннелирования по различным инстантонам. Показано также, что при определенных значениях параметров возникает полное подавление туннелирования и двукратное вырождение части уровней спектра, что нетипично для одномерных систем. Библиография: 35 названий.
ТОЧНОЕ РЕШЕНИЕ ОДНОМЕРНОГО, ЗАВИСЯЩЕГО ОТ ВРЕМЕНИ УРАВНЕНИЯ ШРЕДИНГЕРА С ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЯМОЙ (БАРЬЕРОМ) И ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ Получено точное одномерное, зависящее от времени решение для волновой функции ψ(x, t) движущейся частицы в присутствии прямоугольной ямы (барьера).Решение, справедливое как для ямы, так и для барьера, определяется в терминах интегралов от элементарных функций и представляет собой сумму компонент волнового пакета, движущихся в прямом и обратном направлениях.Рассмотрены и численно визуализированы относительный вклад этих компонент и их интерференции в плотность вероятности |ψ(x, t)| 2 , время прибытия и время пребывания частиц для узкого и широкого распределений по энергии (импульсу) в исходном гауссовом волновом пакете.Показано, что в случае широкого исходного волнового пакета существенным становится интуитивно неочевидный квантово-механический эффект влияния компонент, движущихся в обратном направлении, на рассматриваемые величины.
Для любого не зависящего от времени гамильтониана H~\widetilde HH можно построить зависящий от времени гамильтониан HtH_tHt​ при помощи калибровочного преобразования $H_t=U_t\kern 1pt \widetilde H \kern 1pt U^\dagger _t-i\kern 1pt U_t\kern 1pt \partial _t U_t^\dagger $. Унитарное преобразование UtU_tUt​ связывает между собой решения соответствующих уравнений Шрeдингера. В многочастичном случае интерес представляют прежде всего гамильтонианы со взаимодействиями, в которых участвует ограниченное число частиц (чаще всего с двухчастичными взаимодействиями). Назовем такие гамильтонианы физическими. В настоящей работе формулируются достаточные условия на UtU_tUt​, обеспечивающие физичность HtH_tHt​ при условии физичности H~\widetilde HH (и наоборот). Таким образом, получается общий метод для поиска пар физических гамильтонианов Ht,H~H_t,\widetilde HHt​,H таких, что многочастичная динамика под действием внешних зависящих от времени параметров, описываемая гамильтонианом HtH_tHt​, сводится к динамике после квенча, описываемой не зависящим от времени гамильтонианом H~\widetilde HH. Этот метод применяется для ряда многочастичных систем. Сначала рассматривается сведение спиновой системы с изотропным гейзенберговским взаимодействием и произвольным зависящим от времени магнитным полем к не зависящей от времени системе без магнитного поля; этот результат был ранее получен Яном, Янгом и Ли (Phys. Lett. A. 1999. V. 251. P. 289-293; V. 259. P. 207-211). Далее показывается, что с помощью аналогичного калибровочного преобразования можно устранить произвольное зависящее от времени магнитное поле из системы взаимодействующих фермионов. Затем данный метод применяется к квантовой модели Изинга и к модели спина, взаимодействующего с бозонным окружением. Также обсуждается более общий случай, когда H~=H~t\widetilde H = \widetilde H_tH=Ht​ зависит от времени, но является динамически интегрируемым.