Нотация Дирака

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
(перенаправлено с «Бра и кет»)
Перейти к навигации Перейти к поиску

Нотация Дира́ка или нотация бра-кет (от англ. bracket, «скобка») — введённый Полем Дираком и принятый в квантовой механике способ обозначения комплексных векторов и ковекторов, обозначающих квантовые состояния, а также их внутреннего и внешнего произведения.

Название Нотация Дирака Обычная запись Смысл L A T E X \mathrm{L\!\!^{{}_{\scriptstyle A}} \!\!\!\!\!\;\; T\!_{\displaystyle E} \! X} [1]
Кет | ψ \ket{ \psi } ψ = ( ψ 1 ψ 2 ψ n ) \overrightarrow { \psi } = \begin{pmatrix} \psi_1 \\ \psi_2 \\ \vdots \\ \psi_n \end{pmatrix} Вектор ψ \overrightarrow { \psi } \ket{ \psi }
Бра ϕ | \bra{ \phi } ϕ = ( ϕ 1 , ϕ 2 , , ϕ n ) { \overrightarrow { \phi } }^{ \top } = \left( \phi_1 , \phi_2 , \dots , \phi_n \right) Ковектор ϕ \overrightarrow { \phi }^{ \top } или линейная форма ϕ \phi \bra{ \phi }
При этом, ψ | | ψ \bra{ \psi } \equiv \ket{ \psi } ^ { \dagger } \cdot , т.е., в определённом смысле, в записи бра уже подразумевается Эрмитово сопряжение
Бра-кет ϕ | ψ \braket{ \phi }{ \psi } ϕ , ψ = ψ ϕ \left< \phi, \psi \right> = \overrightarrow { \psi } \overrightarrow { \phi } Внутреннее произведение ϕ \overrightarrow { \phi } и ψ \overrightarrow { \psi }
(предполагается, что оно антилинейно по первому операнду),
или действие линейного функционала ϕ \phi на ψ \overrightarrow { \psi }
\braket{ \phi }{ \psi }
Кет-бра | ψ ϕ | \ketbra{ \psi }{ \phi }

ϕ ψ = ( ϕ 1 ψ 1 ϕ 1 ψ 2 ϕ 1 ψ n ϕ 2 ψ 1 ϕ 2 ψ 2 ϕ 2 ψ n ϕ n ψ 1 ϕ n ψ 2 ϕ n ψ n ) \overrightarrow { \phi } \otimes \overrightarrow { \psi } = \begin{pmatrix} \phi_1^* \psi_1 & \phi_1^* \psi_2 & \cdots & \phi_1^* \psi_n \\ \phi_2^* \psi_1 & \phi_2^* \psi_2 & \cdots & \phi_2^* \psi_n \\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ \phi_n^* \psi_1 & \phi_n^* \psi_2 & \cdots & \phi_n^* \psi_n \end{pmatrix}

Внешнее произведение ϕ \overrightarrow { \phi } и ψ \overrightarrow { \psi } \ketbra{ \phi }{ \psi }
A | ϕ A \ket{ \phi }

A ^ ψ = A ψ \hat{ A } \overrightarrow { \psi } = A \cdot \overrightarrow { \psi }

Действие оператора, или матричное произведение \A \ket{ \phi }

ψ | A | ψ \Braket{ \psi | A | \psi }

ψ A ^ ψ = ψ ( A ψ ) { \overrightarrow { \psi } }^{ \dagger } \cdot \hat{ A } \overrightarrow { \psi } = { \overrightarrow { \psi } }^{ \dagger } \cdot \left( A \cdot \overrightarrow { \psi } \right)

Ожидаемое значение наблюдаемой A ^ \hat{ A } .
Вектор состояния | ψ \ket{ \psi } должен быть нормализован
\Braket{ \psi | A | \psi }

| n \ket{ n }

| n = | ψ n = ψ n \ket{ n } = \ket{ \psi_n } = \overrightarrow { \psi_n }

Сокращённое обозначение вектора ψ n \overrightarrow { \psi_n } ,
например, одного из собственных векторов какого-нибудь оператора
\ket{ n }

| λ \ket{ \lambda }

| λ = | ψ λ = ψ λ \ket{ \lambda } = \ket{ \psi_{ \lambda } } = \overrightarrow { \psi_{ \lambda } }

Сокращённое обозначение собственного вектора ψ λ \overrightarrow { \psi_{ \lambda } } некоего оператора,
соответствующего собственному значению λ \lambda
\ket{ \lambda }

| + \ket{ + }

| + = | ψ + = ψ + \ket{ + } = \ket{ \psi_+ } = \overrightarrow { \psi_+ }

Сокращённое обозначение вектора ψ + \overrightarrow { \psi_+ } ,
например, собственного вектора оператора спина,
соответствующего положительному спину
\ket{ + }

α ^ | α = α | α \hat{ \alpha } \ket{ \alpha } = \alpha \ket{ \alpha }

α ^ α = α α \hat{ \alpha } \overrightarrow{ \alpha } = \alpha \overrightarrow{ \alpha }

Символ α \alpha используется для оператора
и его собственного вектора
и соответствующего собственного значения
\hat{ \alpha }\ket{ \alpha } = \alpha \ket{ \alpha }

Примечания[править | править код]

  1. С использованием установленного в «Традиции» пакета braket Дональда Арсено.