arXivDaily arXiv每日学术速递 周一至周五更新
arXiv 2409.03364quant-ph

作为量子钟的特征时间算符

Characteristic time operators as quantum clocks

Ralph Adrian E. Farrales, Eric A. Galapon

AI总结:

本文证明有界自伴的特征时间算符在测度为零的时间不变集邻域内仍与半有界离散哈密顿量正则共轭,其二维投影饱和时间-能量不确定性关系,从而可通过测量相容可观测量构造量子钟。

摘要:

我们考虑文献 [E. A. Galapon, Proc. R. Soc. Lond. A, 458:2671 (2002)] 中引入的特征时间算符 $\mathsf{T}$,它是有界且自伴的。对于一个满足一定增长条件的半有界离散哈密顿量 $\mathsf{H}$,$\mathsf{T}$ 在希尔伯特空间的一个稠密子空间中的态 $|ψ\rangle$ 上满足正则关系 $[\mathsf{T},\mathsf{H}]|ψ\rangle=i\hbar|ψ\rangle$。虽然 $\mathsf{T}$ 不具有协变性,但我们证明它仍然在一个总测度为零的时间集合上满足正则关系,该集合被称为时间不变集 $\mathscr{T}$。在 $\mathscr{T}$ 中每个时间 $t$ 的邻域内,$\mathsf{T}$ 仍然与 $\mathsf{H}$ 正则共轭,并且其期望值给出参数时间。它的二维投影在 $\mathscr{T}$ 的邻域内饱和时间-能量不确定性关系,并且正比于泡利矩阵 $σ_y$。因此,可以通过测量一个相容的可观测量来构造一个量子钟,在 $\mathscr{T}$ 的邻域内指示时间。

英文摘要:

We consider the characteristic time operator $\mathsf{T}$ introduced in [E. A. Galapon, Proc. R. Soc. Lond. A, 458:2671 (2002)] which is bounded and self-adjoint. For a semibounded discrete Hamiltonian $\mathsf{H}$ with some growth condition, $\mathsf{T}$ satisfies the canonical relation $[\mathsf{T},\mathsf{H}]|ψ\rangle=i\hbar|ψ\rangle$ for $|ψ\rangle$ in a dense subspace of the Hilbert space. While $\mathsf{T}$ is not covariant, we show that it still satisfies the canonical relation in a set of times of total measure zero called the time invariant set $\mathscr{T}$. In the neighborhood of each time $t$ in $\mathscr{T}$, $\mathsf{T}$ is still canonically conjugate to $\mathsf{H}$ and its expectation value gives the parametric time. Its two-dimensional projection saturates the time-energy uncertainty relation in the neighborhood of $\mathscr{T}$, and is proportional to the Pauli matrix $σ_y$. Thus, one can construct a quantum clock that tells the time in the neighborhood of $\mathscr{T}$ by measuring a compatible observable.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

↑