Spoor berekenen

Moderator: physicalattraction

Reageer
Berichten: 165

Spoor berekenen

Hoi,

ik heb ergens een hamiltoniaan van de vorm
\(H = -\mu\sigma_z\)
en ik moet berekenen
\(Tr\left[ e^{-\beta H}(\sigma_x\cos{\left(\frac{2\mu t}{\hbar}\right)}-\sigma_y\sin{\left(\frac{2\mu t}{\hbar}\right)})\right]=0\)
(de uitkomst ken ik al, da's eigenlijk hetgeen berekend moet worden)

Mijn vraag is nu: waarom?

Het schijnt dat je het spoor mag opsplitsen, maar waarom weet ik dus ook niet.

Al hetgeen ik weet is dat als je een spoor wil uitrekenen, je dat best doet in eigentoestanden van hamiltoniaan zodat de e-macht enkel getallen, de eigenenergieen bevat en geen operatoren meer.

Gebruikersavatar
Berichten: 3.751

Re: Spoor berekenen

Wel, zoals je wel zal weten uit je lineaire algebra is het spoor een lineaire operator, waarschijnlijk is het dat wat je bedoelt met 'splitsen'. Misschien kan je aangeven wat je al probeerde?

Berichten: 165

Re: Spoor berekenen

Wel, dus de lineariteit is als volgt:
\(Tr\left[ e^{-\beta H}\sigma_x\cos{\left(\frac{2\mu t}{\hbar}\right)}\right]-Tr\left [e^{-\beta H}\sigma_y\sin{\left(\frac{2\mu t}{\hbar}\right)}\right]=0\)
Die sinus en cosinus mogen uit het spoor, want daar sommeer je niet over.

In feite bedenk ik mij nu, sommeer je toch helemaal niet, want de hamiltoniaan bevat slechts 1 term, namelijk de sigma_z pauli matrix.

Dus elk spoor bevat 1 term, niet?

Dan rest nog de vraag hoe je die Hamiltoniaan naar beneden krijgt.

Ik zou een reeksontwikkeling van de e-macht kunnen opschrijven, maar het moet toch eenvoudiger kunnen, niet?

Gebruikersavatar
Berichten: 3.751

Re: Spoor berekenen

M.B. schreef:Dan rest nog de vraag hoe je die Hamiltoniaan naar beneden krijgt.

Ik zou een reeksontwikkeling van de e-macht kunnen opschrijven, maar het moet toch eenvoudiger kunnen, niet?
Merk op dat
\(\sigma_z\)
diagonaal is.

Berichten: 165

Re: Spoor berekenen

Dan kan je de sommatie nemen over de eigenwaarden (+1 en -1 voor sigma_z)

Wordt dat volgens mij
\(\left[ e^{-\beta}+e^{\beta}\right] (\sigma_x\cos{\left(\frac{2\mu t}{\hbar}\right)}-\sigma_y\sin{\left(\frac{2\mu t}{\hbar}\right)})\right]=0\)
maar waarom dat nul is?

Gebruikersavatar
Berichten: 3.751

Re: Spoor berekenen

Volgens mij ga je een beetje snel. We zijn een spoor aan het nemen van een matrix. Je hebt nu de exponentiele berekend, dat is terug een diagonale matrix en nu mag je die vermenigvuldigen met
\(\sigma_x\)
respectievelijk
\(\sigma_y\)
, daarna mag je het spoor nemen. Wat jij schrijft is
\(Tr(AB)=Tr(A)B\)
,

ik denk dat je wel zal inzien dat daar nonsens staat.

Berichten: 165

Re: Spoor berekenen

dus op de diagonalen van \(\sigma_z\) komt exp(1) en exp(-1) en nul op die anti-diagonalen.

Dan de vermenigvuldiging van deze matrix met \(\sigma_{x, y}\) doen en dan spoor pakken?

Gebruikersavatar
Berichten: 3.751

Re: Spoor berekenen

\(\exp(\beta\mu)\)
natuurlijk, maar doe het nu maar gewoon ;) .

Reageer