Κβαντικη Θεωρια και Υπολογιστες



Σχετικά έγγραφα
ETY-202 ΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΤΗΣ ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 02. ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ. Στέλιος Τζωρτζάκης 1/11/2013

Κβαντικές Καταστάσεις

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 7: Διερεύνηση εξίσωσης Schro dinger και απειρόβαθο πηγάδι δυναμικού. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Μία απεικόνιση από ένα διανυσματικό χώρο V στον εαυτό του, L : V V την ονομάζουμε γραμμικό τελεστή στο V (ή ενδομορφισμό του V ). Ορισμός. L : V V γρα

Γραμμική Αλγεβρα ΙΙ Διάλεξη 7 Βάσεις Διάσταση Χρήστος Κουρουνιώτης Πανεπισ τήμιο Κρήτης 7/3/2014 Χ.Κουρουνιώτης (Παν.Κρήτης) Διάλεξη 7 7/3/ / 1

, που, χωρίς βλάβη της γενικότητας, μπορούμε να θεωρήσουμε χρονική στιγμή μηδέν, δηλαδή

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 25: Μαθηματική μελέτη του κβαντικού αρμονικού ταλαντωτή. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΔΙΑΦΟΡΙΚΟΥ ΛΟΓΙΣΜΟΥ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΩΝ ΠΟΛΛΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ 15

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 12: Θεωρήματα Ehrenfest-Parity- -Μέση τιμή τελεστή. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Μετασχηματισμοί Καταστάσεων και Τελεστών

ΑΣΚΗΣΕΙΣ 7 ης ΕΒΔΟΜΑΔΑΣ

Η Εντροπία. Δρ. Αθανάσιος Χρ. Τζέμος. Κέντρο Ερευνών Αστρονομίας και Εφηρμοσμένων Μαθηματικών Ακαδημία Αθηνών

n = dim N (A) + dim R(A). dim V = dim ker L + dim im L.

Το Ελεύθερο Σωμάτιο Ρεύμα Πιθανότητας

Σπιν 1 2. Γενικά. Ŝ και S ˆz γράφονται. ιδιοκαταστάσεις αποτελούν ορθοκανονική βάση στον χώρο των καταστάσεων του σπιν 1 2.

Διάλεξη 2: Κεντρικά Δυναμικά. Αναζητούμε λύσεις της χρονοανεξάρτητης εξίσωσης Schrödinger για κεντρικά δυναμικά

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 18: Εφαρμογή στον συμβολισμό Dirac. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Μαθηματικά Και Στατιστική Στη Βιολογία

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΠΟ ΤΗ ΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ

Στατιστική Συμπερασματολογία

Εισαγωγή σε προχωρημένες μεθόδους υπολογισμού στην Επιστήμη των Υλικών

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ - Ενότητα 1

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 17: Εφαρμογή στην αναπαράσταση τελεστών με μήτρα και εισαγωγή στον συμβολισμό Dirac

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 22: Η έννοια της σκέδασης και η εξίσωση συνέχειας στην Κβαντομηχανική. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ

KΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 10: Ερμιτιανοί τελεστές και εισαγωγή στους μεταθέτες. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ I Ενότητα 4 Αρχές της Κβαντικής Μηχανικής Δημήτρης Κονταρίδης Αναπληρωτής Καθηγητής Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ

Η συμβολή του Δ. Κάππου στην Kβαντική Πιθανότητα

ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ. Ασκήσεις Κεφαλαίου Ι

Σχόλιο. Κατασκευή των τροχιών της δισδιάστατης γραμμικής δυναμικής.

Συνεχές Φάσµα - Συνάρτηση δέλτα (Dirac)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Κεντρικά Δυναμικά Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

Βασικά μαθηματικά εργαλεία

ΕΞΙΣΩΣΗ ΣΥΝΕΧΕΙΑΣ ΣΕ ΜΙΑ ΤΥΧΑΙΑ ΑΝΑΠΑΡΑΣΤΑΣΗ

ΤΜΗΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΕΡΙΟΔΟΥ ΙΟΥΝΙΟΥ 2017 Α ΈΤΟΣ

Τα διανύσματα xy, R είναι κάθετα αν και μόνο αν x y 0. Για το εσωτερικό γινόμενο των διανυσμάτων. Το ορθογώνιο συμπλήρωμα ενός υπόχωρου

Συστήματα Αναμονής. Ενότητα 3: Στοχαστικές Ανελίξεις. Αγγελική Σγώρα Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Περιεχόμενα. 1. Ειδικές συναρτήσεις. 2. Μιγαδικές Συναρτήσεις. 3. Η Έννοια του Τελεστή. Κεφάλαιο - Ενότητα

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Τελική Εξέταση Ι. Λυχναρόπουλος

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 3 : ιανυσµατικοί Χώροι και Υπόχωροι. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Κεφάλαιο 7: Μετασχηματισμοί Καταστάσεων και Τελεστών

Spin του πυρήνα Μαγνητική διπολική ροπή Ηλεκτρική τετραπολική ροπή. Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Περιεχόμενα. σελ. Πρόλογος 1 ης Έκδοσης... ix Πρόλογος 2 ης Έκδοσης... xi Εισαγωγή... xiii

Η Αναπαράσταση της Θέσης (Position Representation)

X = {(x 1, x 2 ) x 1 + 2x 2 = 0}.

Λυμένες ασκήσεις στροφορμής

Το φασματικό Θεώρημα

Η εξίσωση Dirac (Ι) Σπύρος Ευστ. Τζαμαρίας Στοιχειώδη Σωμάτια 1

Το φασματικό Θεώρημα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Σωμάτιο σε Ηλεκτρομαγνητικό Πεδίο Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

Θεωρία Τελεστών. Ενότητα: Το Φασµατικό Θεώρηµα - Εισαγωγή. Αριστείδης Κατάβολος. Τµήµα Μαθηµατικών

ΤΜΗΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΕΡΙΟΔΟΥ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2015 Α ΈΤΟΣ

P (A B) = P (AB) P (B) P (A B) = P (A) P (A B) = P (A) P (B)

γλωσσάρι - συντομεύσεις

Α.Τ.Ε.Ι. ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ Τμήμα πληροφορικής και επικοινωνιών. Συμπίεση ψηφιακών εικόνων με ανάλυση κύριων συνιστωσών και χρήση νευρωνικού δικτύου.

Διάλεξη 1: Κβαντομηχανική σε τρεις διαστάσεις

Στατιστική. Ενότητα 2 η : Τυχαίες μεταβλητές, Συναρτήσεις Κατανομής Πιθανότητας. Γεώργιος Ζιούτας Τμήμα Χημικών Μηχανικών Α.Π.Θ.

ETY-202. Ο γενικός φορμαλισμός Dirac ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 05. Ο ΓΕΝΙΚΟΣ ΦΟΡΜΑΛΙΣΜΟΣ DIRAC. Στέλιος Τζωρτζάκης 21/11/2013

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ. ΕΝΟΤΗΤΑ: Διανυσματικοί Χώροι (1) ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Βλάμος Παναγιώτης ΙΟΝΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Θεωρία Τελεστών. Ενότητα: Χώροι µε νόρµα - Χώροι Hilbert. Αριστείδης Κατάβολος. Τµήµα Μαθηµατικών

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΘΕΩΡΙΑΣ ΣΥΝΟΛΩΝ ΚΑΙ ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ

ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΕΙΜΕΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ Εξαμ 1ο

Κβαντικό Σωμάτιο σε Ηλεκτρομαγνητικό Πεδίο

ΣΥΝΗΘΕΙΣ ΔΙΑΦΟΡΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ 6

[1] είναι ταυτοτικά ίση με το μηδέν. Στην περίπτωση που το στήριγμα μιας συνάρτησης ελέγχου φ ( x)

7 Μάθημα Πορεία μελέτης Άσκηση Πορεία μελέτης

Πρόταση για Ανασχηματισμό του Προγράμματος Προπτυχιακών Σπουδών της ΣΗΜΜΥ

3/12/2013 ETY-202 ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 08. ΤΟ ΣΠΙΝ. 1396; office Δ013 ΙΤΕ. Στέλιος Τζωρτζάκης ΤΟ ΣΠΙΝ

a b b < a > < b > < a >.

ΔΗΛΩΣΗ ΥΠΟΧΡΕΩΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΑΤ ΕΠΙΛΟΓΗΝ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΤΟΥ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟΥ ΈΤΟΥΣ (για τους φοιτητές με έτος εισαγωγής 1999 και παλαιότερα)

ΚΑΤΑΝΟΜΕΣ Ι ΙΑΣΤΑΤΩΝ ΤΥΧΑΙΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ (Συνέχεια)

2.0 ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΟΙ ΧΩΡΟΙ ΚΑΙ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΤΜΗΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΕΡΙΟΔΟΥ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΥ 2017 Α ΈΤΟΣ

Κβαντική Μηχανική ΙΙ. Ενότητα 1: Γενική διατύπωση της Κβαντικής Μηχανικής Αθανάσιος Λαχανάς Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Παράρτηµα Β. Στοιχεία Θεωρίας Τελεστών και Συναρτησιακής Ανάλυσης [ ) ( )

ΜΙΓΑΔΙΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΓΕΝΙΚΑ. Έστω σωμάτιο, στις τρεις διαστάσεις, που βρίσκεται υπό την επίδραση μιγαδικού δυναμικού της μορφής

HMY 799 1: Αναγνώριση Συστημάτων

1 Επανάληψη εννοιών από τον Απειροστικό Λογισμό

Δομή Διάλεξης. Ορισμός Ηλεκτρικού Δυναμικού και συσχέτιση με το Ηλεκτρικό Πεδίο

ΤΟΜΟΣ Α : Συμβολικός Προγραμματισμός

website:

Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις προβλήματα οριακών τιμών

Άσκηση 1. h 2 B = 1 + A = Για τις περιοχές A : x < 0, B : x > 0 η εξίσωση Schroedinger θα έχει τη μορφή της ελεύθερης εξίσωσης, αφού V(x) = 0:

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

και αναζητούμε τις λύσεις του:

Στατιστική είναι το σύνολο των μεθόδων και θεωριών που εφαρμόζονται σε αριθμητικά δεδομένα προκειμένου να ληφθεί κάποια απόφαση σε συνθήκες

Γραμμική Άλγεβρα Ενότητα 2: Διανυσματικοί χώροι

ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ Ι ΜΕΡΟΣ Α (Σ. ΧΑΤΖΗΣΠΥΡΟΣ) . Δείξτε ότι η στατιστική συνάρτηση T = X( n)

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ ΙΙ (ΠΕΡΙΤΤΟΙ) Ασκησεις - Φυλλαδιο 6

ETY-202 ΟΙ ΓΕΝΙΚΕΣ ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ ΤΩΝ ΘΕΜΕΛΙΩΔΩΝ ΑΡΧΩΝ ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 03. ΟΙ ΓΕΝΙΚΕΣ ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ. Στέλιος Τζωρτζάκης 1/11/2013

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Κβαντομηχανική σε τρεις διαστάσεις Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ.

ΤΜΗΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΕΡΙΟΔΟΥ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2017 Α ΈΤΟΣ

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 26: Ολοκλήρωση της αλγεβρικής μεθόδου για την μελέτη του αρμονικού ταλαντωτή

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 5: Κυματομηχανική. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Αναγνώριση Προτύπων Ι

Transcript:

Κβαντικη Θεωρια και Υπολογιστες 2 Μαθηματικη Βαση της Κβαντικής Θεωρίας Κλασσικα και Κβαντικα Μαθηματικα Μοντελα Χειμερινο Εξαμηνο Iωαννης E. Aντωνιου Τμημα Μαθηματικων Aριστοτελειο Πανεπιστημιο 54124, Θεσσαλονικη iantonio@math.auth.gr http://users.auth.gr/iantonio

Μαθηματικη Βαση της Κβαντικής θεωρίας. Κλασσικα και Κβαντικα Μαθηματικα Μοντελα Μαθηματικα Μοντελα και Επιστημονικη Ερευνα Δομη Μαθηματικων Μοντελων Κλασσικα και Κβαντικα Συστηματα

Μαθηματικα Μοντελα και Επιστημονικη Ερευνα Eμπειρια Μετρηση Επεξεργασια Δεδομενων Εμπειρικοι Νομοι Διαισθηση Κepler Στατιστικη Εκτιμηση Πιθανοτητας, Εκτιμηση Συσχετισεων Εκτιμηση Αιτιοτητας Ληψη Αποφασεων Παιγνια Μαθηση Εξελικτικες Στρατηγικες, Γενετικοι Αλγοριθμοι

Δομη Μαθηματικων Μοντελων Ο Xωρος Y των Καταστασεων Η Αλγεβρα A των Παρατηρησιμων Μεγεθων (ΠM) Η Λογικη L των Στοιχειωδων Ερωτησεων Χρονικη Μεταβολη: ως λυση του Δυναμικου Μοντελου (Νομος) Διαφορικη Εξισωση, Εξισωση Διαφορων Ολοκληρωτικη Εξισωση Αρχη Ακροτατου Προβλεψη 1) Εκτιμηση της Τιμης των ΠΜ, από τη διαθεσιμη γνωση της Καταστασης του Συστηματος 2) Εκτιμηση της Τιμης των ΠΜ την χρονικη στιγμη t, από τη διαθεσιμη γνωση της Καταστασης του Συστηματος την αρχικη στιγμη t=0 Πληροφορια και Εντροπια I 1) Εκτιμηση της Πληροφοριας των Παρατηρησεων (των ΠΜ) του Συστηματος, 2) Εκτιμηση της χρονικης μεταβολης της Πληροφοριας των Παρατηρησεων (των ΠΜ) του Συστηματος

Xωρος Καταστασεων Y ΚΛΑΣΣΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Α1 Οι καταστασεις (ονομαζονται και Φασεις) ειναι Σημεια y ενός Μετρησιμου Τοπολογικου Χωρου (ΜΤΧ) Y ΣΧΟΛΙΑ 1) Η Δομη του ΜΤΧ Y προσδιοριζεται απο τη φυση του Προβληματος-Μοντελου 2) Στα Δυναμικα Συστηματα Ν- διαστασεων: Y υποσυνολο του Eυκλειδιου Χωρου R Ν 3) Στα Συστηματα Ηamilton (Κλασσικη Μηχανικη) οι καταστασεις y είναι οι γενικευμενες θεσεις q= (q 1, q 2,, q N ) και οι γενικευμενες ορμες p = (p 1, p 2,, p N ) y = (q,p) = (q 1, q 2,, q N, p 1, p 2,, p N ) Y R 2Ν 4) Ο Χωρος Y γενικωτερα μπορει να ειναι Απειροδιαστατος διακριτος η συνεχης, Επιφανεια (Riemann, Lorentz, Symplectic Manifold) ΚΒΑΝΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Α1 Οι καταστασεις (ονομαζονται και Κυματοσυναρτησεις) ειναι Διανυσματα ψ ενος Μιγαδικου Διανυσματικου Χωρου (ΔΧ) Y ΣΧΟΛΙΑ 1) Η Δομη του ΔΧ Y προσδιοριζεται απο τη φυση του Προβληματος-Μοντελου 2) Στα πλαισια του Μαθηματος περιοριζομαστε στην απλη περιπτωση: ψ Y C Ν = H 3) Στη θεμελιωση κατα Von Neumann: Y = H, Xωρος Hilbert (XH), συνηθως l 2 = ο XH των τετραγωνικα αθροισιμων (μιγαδικων) ακολουθιων L 2 = ο XH των τετραγωνικα ολοκληρωσιμων (μιγαδικων) συναρτησεων 4) Ο Χωρος Y γενικωτερα μπορει να ειναι Rigged Hilbert Space Dual Pair Locally Convex Topological Vector Space Συνθεση N Συστηματων Y= Y1 x Y2 x x YN Συνθεση N Συστηματων Y= Y1 Y2 YN

Αλγεβρα των Παρατηρησιμων Μεγεθων (ΠΜ) A ΚΛΑΣΣΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΚΒΑΝΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Α2 Η Αλγεβρα A των ΠΜ ειναι η Γραμμικη Αλγεβρα των Πραγματικων Συναρτησεων στον ΜΤΧ Y (Τυχαιων Μεταβλητων) Α: Y R : y Α(y) Στα Συστηματα Ηamilton (Κλασσικη Μηχανικη) Α: R 2Ν R : y Α(y)=Α(q,p) = Α(q 1, q 2,, q N, p 1, p 2,, p N ) Α2 Η Αλγεβρα των ΠΜ ειναι η Γραμμικη Αλγεβρα των (Γραμμικων) Τελεστων στον ΔΧ Y Στην απλουστερη περιπτωση Y C Ν τα ΠΜ ειναι ΝxN Πινακες Α: C Ν C Ν : Α 11 Α 1Ν ψ 1 y Α(ψ) Αψ = Α Ν1 Α ΝΝ ψ Ν Μετρησιμες Τιμες: στα Πεδια Τιμων των συναρτησεων Α, Β,... Μετρησιμες Τιμες: οι Φασματικες τιμες των Τελεστων Α, Β,... στα Πεδια Ιδιοτιμων των Τελεστων Α, Β,... Θ1 Η Αλγεβρα A των Πραγματικων Συναρτησεων Ν Μεταβλητων είναι Μεταθετικη Προσεταιριστικη Γραμμικη Αλγεβρα. Η Αλγεβρα A των Πραγματικων Συναρτησεων 2Ν Μεταβλητων είναι Μεταθετικη Γραμμικη Αλγεβρα Poisson-Lie Θ1 Η Αλγεβρα A των Τελεστων ειναι Μη-Μεταθετικη Γραμμικη Αλγεβρα Poisson-Lie

Λογικη L των Στοιχειωδων Ερωτησεων ΚΛΑΣΣΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Ο1 Στοιχειωδης Ερωτησις Ανηκει η κατασταση y στο Mετρησιμο συνολο (ελεγχου) Δ? L {1 Δ Δ Mετρησιμο Υποσυνολο του R Ν } 1, y Δ 1 Δ (y)= 0, y Δ η Δεικτρια Συναρτηση του συνολου Δ ΚΒΑΝΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Ο1 Στοιχειωδης Ερωτησις Ανηκει η κατασταση ψ στον Διανυσματικο Υποχωρο (ελεγχου) D? L { P D D Διανυσματικος Υποχωρος του H} P D : H D ο Τελεστης Προβολης στον Διανυσματικο Υποχωρο (ΔΥ) D του H L Subsets (R Ν )= το Δυναμοσυνολο του R Ν Θ2 1) Η Λογικη των πεπερασμενων Στοιχειωδων Ερωτησεων ειναι Αλγεβρα Boole 2) Η Λογικη των απειρων Στοιχειωδων Ερωτησεων ειναι σ-αλγεβρα Boole L SubVS (H) = η κλασση των ΔΥ του H Θ2 1) Η Λογικη των πεπερασμενων Στοιχειωδων Ερωτησεων ειναι Modular Orthocomplemented Lattice, αν dim H<+ OrthoModular Lattice, αν dim H<+ 2) Η Λογικη των απειρων Στοιχειωδων Ερωτησεων ειναι σ- Complete Orthomodular Lattice

Χρονικη Μεταβολη t η μεταβλητη του μετρουμενου Χρονου t T το πεδιο τιμων του Χρονου ΚΛΑΣΣΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Α3 Νομος Χρονικης μεταβολης: S t : Y Y: y S t (y)= S t y=y t, Για συνεχη χρονο t T R, S t λυση της Διαφορικης Εξισωσης : dy t = Z (y t) dt Στην Κλασσικη Μηχανικη η ΔΕ Ηamilton: d dt q p = H p H q Η=Η(q,p) η Συναρτηση Ηamilton (Ενεργεια) Για διακριτο χρονο t T Z, S t λυση της Εξισωσης Διαφορων : y t+1 = y t + Z (y t ) = S[y t ] ΚΒΑΝΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Α3 Νομος Χρονικης μεταβολης: U t : H H: ψ U t (ψ)= U t ψ = ψ t, t συνεχης, t R, U t η λυση της Διαφορικης Εξισωσης Schroedinger: dψ t dt = iηψ t Παραδειγμα: Oι ΔΕ Sturm-Liouville: dψ = 2 ψ + V(x)ψ, dt x 2 Ηψ = i 2 ψ x2 + iv(x)ψ o Τελεστης Ηamilton (Ενεργεια) V(x) η Δυναμικη Ενεργεια του Συστηματος

Προβλεψη Εκτιμηση της Τιμης των ΠΜ, από τη διαθεσιμη γνωση της Καταστασης του Συστηματος ΚΛΑΣΣΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΚΒΑΝΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Α4.1 Αν η διαθεσιμη γνωση Α4.1 Αν η διαθεσιμη γνωση της καταστασης του Συστηματος της καταστασης του Συστηματος ειναι η εκτιμηση-προσεγγιση y Y, ειναι η εκτιμηση-προσεγγιση ψ Y Τοτε η Προβλεψη για την τιμη του ΠΜ Α Τοτε η Προβλεψη για την τιμη του ΠΜ Α (ΓΤ) (ΤΜ) ειναι: < Α > ψ = Ε ψ [Α] = Ν a=1 p a a Είναι η τιμη: οπου: Α(y) (Deterministic Prediction) p α η πιθανοτητα το διανυσμα ψ να ανηκει στον α-ιδιοχωρο H α του H Δηλαδη η μετρηση του ΠΜ Α είναι η ιδιοτιμη α με πιθανοτητα p α (Intrinsic Probabilistic Prediction of QM) ΣΧΟΛΙΟ Αν ψ ιδιοδιανυσμα του Τελεστη Α με ιδιοτιμη α: Αψ = αψ Τοτε η τιμη του ΠΜ Α ειναι με βεβαιοτητα η ιδιοτιμη α (Deterministic Prediction of QM)

Θ3 < ψ, Αψ > < Α > ψ = ψ 2 = trp ψ Α < Α > ψ = < ψ, Αψ >, αν ψ = 1 Αποδ. < Α > ψ = Ν <ψ,p a=1 p a a = Ν α ψ> a=1 a = ψ 2 = <ψ, Ν a=1 αp a ψ > = <ψ,αψ > ψ 2 ψ οεδ 2 < Α > ψ = Ν a=1 p a a = Ν tr(p ψ P α ) a=1 Ν = trp ψ ap α a=1 οπου: p a = <ψ,p αψ> ψ 2 = tr(pψ Pα) ΛΗΜΜΑ από τη θεωρια των ΧΗ a = trp ψ Α Pα : H Hα = ο Τελεστης Προβολης στον α-ιδιοχωρο Hα του H Ν Α = a=1 αp a το Φασματικο Αναπτυγμα του Α (Spectral Decomposition)

ΣΧΟΛΙΟ O τυπος : < Α > ψ = <ψ,αψ> = trp ψ 2 ψ Α εμπεριεχει την Deterministic Prediction Αν Αψ = αψ, τοτε: < Α > ψ = < ψ, Αψ > ψ 2 = < ψ, αψ > ψ 2 = α < ψ, ψ > ψ 2 = α Α4.2 Αν η διαθεσιμη γνωση της καταστασης του Συστηματος ειναι η κατανομη πιθανοτητος ρ(y) στις καταστασεις Τοτε η Προβλεψη για την ΤΜ Α ειναι η Μεση Τιμη: <Α> ρ = Y dy ρ(y)α(y) (Probabilistic Prediction) Α4.2 Αν η διαθεσιμη γνωση της καταστασης του Συστηματος ειναι οι πιθανοτητες w 1, w 2,..., w n το διανυσμα ψ να κειται στους αξονες φ 1, φ 2,..., φ n αντιστοιχα, n dim Y Τοτε η Προβλεψη για την τιμη του ΠΜ Α ειναι η Μεση Τιμη: <Α> w = n ν=1 w ν < Α > ν οπου: < Α > ν =< Α > φν = <φ ν,αφ ν > φ ν 2 = trp ν Α η προβλεπομενη τιμη του Α στην κατασταση φ ν

Θ4 <Α> w = tr (ρα) οπου: ρ= n ν=1 w ν P ν o Τελεστης Πυκνοτητος η Στατιστικος Τελεστης του Μειγματος (wν, φν), ν=1,2,,n Η Kβαντικη Πιθανοτητα Αποδειξη <Α>w = n ν=1 w ν < Α > ν = n ν=1 w ν tr(p ν Α) = n = tr( ν=1 w ν P ν )Α = = tr (ρα) Ε ρ [ ]: A R : A Ε ρ [Α] = (ρ Α) = Y dy ρ(y)α(y) the Εxpectation (Linear) Functional Ε ρ [ ]: A R : A Ε ρ [Α] = (ρ Α) = tr (ρα) the Εxpectation (Linear) Functional (QM) (Probabilistic Prediction of QM) ΣΧΟΛΙΟ Απο την Mεση Τιμη υπολογιζουμε τις άλλες στατιστικες παραμετρους (Ροπες, Διασπορα, Συσχετιση, Συνδιασπορα) ΣΧΟΛΙΟ 1) Για ρ=p ψ προκυπτει ο τυπος της Μεσης Τιμης του Θ3 2) Απο την Mεση Τιμη υπολογιζουμε τις άλλες στατιστικες παραμετρους (Ροπες, Διασπορα, Συσχετιση, Συνδιασπορα)

Προβλεψη σε βαθος Χρονου Εκτιμηση της Τιμης των ΠΜ την χρονικη στιγμη t, από τη διαθεσιμη γνωση της Καταστασης του Συστηματος την αρχικη στιγμη t=0 ΚΛΑΣΣΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Α5.1 Αν η διαθεσιμη γνωση της αρχικης (t=0) καταστασης του Συστηματος ειναι η εκτιμηση-προσεγγιση y Y, Τοτε η Προβλεψη για το ΠΜ Α (ΤΜ) τη χρονικη στιγμη t, ειναι η Τιμη: Α(S t y) = Αt(y) (Deterministic Prediction) V t : A A : A Α t : Α t (y)= V t A(y)= Α(S t y) H Eξελιξη των ΠΜ The Κoopman Evolution of Observables ΚΒΑΝΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Α5.1 Αν η διαθεσιμη γνωση της αρχικης (t=0) καταστασης του Συστηματος ειναι η εκτιμηση-προσεγγιση ψ Y Τοτε η Προβλεψη για την τιμη του ΠΜ Α (ΓΤ) τη χρονικη στιγμη t, ειναι η Τιμη: < Α > ψt = < ψ t, Αψ t > = < U t ψ, ΑU t ψ > = =< ψ, U t ΑU t ψ > = < ψ, A t ψ > a t : A A : A Α t = a t A = U t Α U t H Eξελιξη των ΠΜ The Heisenberg Evolution of Observables

ΠΡΟΤΑΣΗ Αν η αρχικη κατασταση ψ ειναι ιδιοδιανυσμα του Τελεστη Η με ιδιοτιμη ε: Ηψ = εψ, Τοτε η Προβλεψη για την τιμη του Τελεστη H τη χρονικη στιγμη t, ειναι η ιδιοτιμη ε. Η ψ καλειται Στασιμη κατασταση (Deterministic Prediction of QM) Αποδ < H > ψt = < ψ t, Hψ t > ψ 2 = < U tψ, HU t ψ > ψ 2 = < U tψ, U t Hψ > ψ 2 = =< Η > ψ = ε < ψ, Hψ > ψ 2 = ΣΧΟΛΙΟ H t =U t H U t = U t U t H = H Η Ενεργεια διατηρειται, ειναι αναλλοιωτο ΠΜ

Α5.2 Αν η διαθεσιμη γνωση της αρχικης (t=0) καταστασης του Συστηματος ειναι η κατανομη πιθανοτητος ρ(y) στις καταστασεις Τοτε η Προβλεψη για το ΠΜ Α (ΤΜ) τη χρονικη στιγμη t, ειναι η Μεση Τιμη: <Α t > ρ = Ε ρ [Α t ] = (ρ Α t ) = (ρ V t Α) <Α t > ρ = Y dy ρ(y)α t (y) = Y dy ρ(y)α(s t y) (Probabilistic Prediction) Α5.2 Αν η διαθεσιμη γνωση της αρχικης (t=0) καταστασης του Συστηματος ειναι οι πιθανοτητες w 1, w 2,..., w n το διανυσμα ψ να κειται στους αξονες φ 1, φ 2,..., φ n αντιστοιχα, Τοτε η Προβλεψη για το ΠΜ Α (ΓΤ) τη χρονικη στιγμη t, ειναι η Μεση Τιμη: <Αt>ρ = Ερ[Αt]=(ρ Αt) =(ρ a t Α) = n ν=1 w ν < Α t > ν = tr (ρα t ) οπου: ρ= n ν=1 w ν P ν o Τελεστης Πυκνοτητος του Μειγματος (wν, φν), ν=1,2,,n (Probabilistic Prediction of QM)

Πληροφορια και Εντροπια I Εκτιμηση της Πληροφοριας των Παρατηρησεων (των ΠΜ) του Συστηματος ΚΛΑΣΣΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΚΒΑΝΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Α6.1 H Πληροφορια Α6.1.1 H Πληροφορια Shannon (Εντροπια Shannon-Gibbs-Boltzmann) απο την Μετρηση του ΠΜ Α απο την Μετρηση του ΠΜ Α στην κατασταση ψ: n με κατανομη πιθανοτητος p στις καταστασεις: I(Α, ψ) = p α lnp α I = I[Α,p] = n p[ξ ν ]ldp[ξ ν ] οπου: ν=1 n = p ν ldp ν ν=1 Ξ ν τα κελια της διαμερισης που οριζει η ΤΜ Α α=1 n = < ψ, P αψ > ψ 2 ln < ψ, P αψ > ψ 2 α=1 οπου: p a = <ψ,p αψ> ψ 2 η Πιθανοτητα η ψ να ανηκει στον α-ιδιοχωρο H α του H P α : H H α ο Τελεστης Προβολης στον α-ιδιοχωρο H α του H Ν Α = a=1 αp a το Φασματικο Αναπτυγμα του τελεστη A

Α6.1.2 H Πληροφορια Shannon απο την Μετρηση του ΠΜ Α, αν η διαθεσιμη πληροφορια για την κατασταση του Συστηματος ειναι οι πιθανοτητες w 1, w 2,..., w n το διανυσμα ψ να κειται στους αξονες φ 1, φ 2,..., φ n αντιστοιχα, n dim Y I(Α, ρ) = p α lnp α n α=1 n = tr(ρp α )lntr(ρp α ) α=1 οπου: ρ= n ν=1 w ν P ν o Τελεστης Πυκνοτητος του Μειγματος (wν, φν), ν=1,2,,n p α = tr (ρ P α ) η πιθανοτητα η ψ να ειναι στον Υποχωρο P α N N α=1 tr (ρ P α ) = tr ρ( α=1 P α ) = tr ρ I=1

Α6.2 H Πληροφορια του Κλασσικου Συστηματος απο την Μετρηση των ΠΜ Α,Β, με κατανομη πιθανοτητος p στις καταστασεις, είναι η Kοινη Πληροφορια των ΠΜ Α,Β, I = I[p] = n ρ[ξ ν ]ldρ[ξ ν ] ν=1 n = ρ ν ldρ ν ν=1 I = I[p] = Υdyρ(y)lnρ(y) οπου: Ξ ν τα κελια της διαμερισης που οριζουν οι ΤΜ Α,Β, Θ6 Η Πληροφορια του Κβαντικου Συστηματος απο την Μετρηση των ΠΜ Α,Β, με Τελεστη Πυκνοτητος ρ= n ν=1 w ν P ν είναι η Κοινη Πληροφορια των ΠΜ Α,Β, εάν και μονον τα Α,Β, μετατιθενται: [Α,Β]=0. Α6.2 Ως Πληροφορια του Κβαντικου Συστηματος Προτεινεται η μεγιστη Πληροφορια: I(ρ) = Θ7 I(ρ) = tr(ρldρ) n inf I(Α, ρ) A A I(ρ) = ν=1 w ν ldw ν, αν οι πιθανοτητες w 1, w 2,..., w n είναι ιδιοτιμες του Τελεστη Πυκνοτητος ρ Η Πληροφορια Von Neumann - Shannon