雙態系統
在量子力學裏,雙態系統是一種擁有兩個互相獨立的量子態的量子系統。更正式地說,雙態系統的希爾伯特空間是二維的,自由度是2。注意,这并不是指该系统只有两个量子态,因为根据量子力学公设态叠加原理,系统可以处于这两个独立量子态的任意叠加态。
若雙態系統中的二個量子態有相同的能量,則雙態系統只存在尋常解,但若二個量子態之間有能量差,則會出現非尋常解。
雙態動力學
設定量子系統的不含時間哈密頓算符,其兩個互相獨立的本徵態是與,滿足
- ,
- ;
其中,與分別為與的能量本徵值。
設定在某時間,量子系統的量子態為
- ;
其中,與是複值常數,分別是處於與的機率幅。
那麼,隨著時間的演化,在時間,量子系統的量子態為
- 。
假設,一個多態系統只能夠處於最低能量的兩個量子態。那麼,這多態系統有效地變成了一個雙態系統,可以應用雙態系統模型來解析這多態系統。
例子
自旋1/2粒子
自旋1/2粒子是一個標準的雙態系統。自旋投影於z-軸的分量,其算符的兩個本徵態是「自旋向上」態與「自旋向下」態。電子是一種自旋1/2粒子。設定一個朝著z-軸方向的均勻磁場作用於電子。這作用會造成電子能級的分裂。因為這作用,必須添加這項目在哈密頓算符裏。假若原本的能級為,自旋向上態的能級會增加為;而自旋向下態的能級會降低為;其中,是單位電荷量,是電子質量。
參考文獻
費曼, 理查; 雷頓, 羅伯; 山德士, 馬修. . 台灣: 天下文化書. 2006: pp. 39–156. ISBN 986-417-672-2.
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