09/12/08 18:14:23
X という物理量を考え、その i 番目の固有値を X_i、固有ベクトルを |X_i>
X |X_i> = X_i |X_i>・・
<X> = |<X_1|P>|^2 X_1 + |<X_2|P>|^2 X_2 ...
= <X_1|P><P|X_1> X_1 + <X_2|P><P|X_2> X_2 ...
= <X_1|P><P|X|X_1> + <X_2|P><P|X|X_2> ...
= Tr{|P><P|X}
観測前の観測対象の状態
|psi> = sum_i C_i |X_i>
|X_i> は X という物理量の i 番目の固有ベクトル。密度行列 rho_0
rho_0 = |psi><psi|
この状態で任意の物理量 Y を観測したときの Y の期待値 <Y>_0・・
|X_i> の状態で Y を観測＝|<Y_n|X_i>|^2 の確率で Y_n を確保
<Y>_0 = Tr {Y rho_0}
= sum_n Y_n |<Y_n|psi>|^2
= sum_n sum_i sum_j Y_n C^*_i C_j <X_i|Y_n><Y_n|X_j>
X を観測した後 Y を観測して得られる Y の期待値
<Y> = sum_n sum_i Y_n P(Y_n|X_i) P(X_i)
= sum_n sum_i Y_n |<Y_n|X_i>|^2 |C_i|^2
= sum_n sum_i Y_n |C_i|^2 <Y_n|X_i><X_i|Y_n>
= sum_n <Y_n| Y_n {sum_i |C_i|^2 |X_i><X_i} |Y_n>
= Tr {Y rho}
rho_0^2=Tr rho_0^2 = Tr rho_0 = 1
rho^2=Tr rho^2 <= Tr rho = 1
C_i 以外全部ゼロ,純粋状態に限る。
密度行列の時間発展=rho_0(t) = U(t)rho_0(0)U^{-1}(t)・・（ユニタリ変換）
rho_0(t)rho_0(t) = U(t)rho_0(0)U^{-1}(t) U(t)rho_0(0)U^{-1}(t)
= U(t)rho_0(0)rho_(0)U^{-1}(t)
= U(t)rho_0(0)U^{-1}(t)
= rho_0(t)