时间演化与动力学

幺正演化

幺正演化,是对封闭量子系统随时间平滑、保概率变化的精确数学称呼。「幺正」是那个负责更新状态之算符的性质:它把态矢量旋来转去,却从不把它拉长或压短。由于态矢量的长度编码着总概率,把这个长度固定为一,就意味着所有可能结果的概率总是恰好相加为百分之百。

不妨从几何上想象。一个幺正变换,就像在一个抽象的、多维的空间里刚性地转动一支箭——箭头可以摆向一个全新的方向,却绝不会变长或变短。这就保证了描述中没有任何东西外泄:片刻之前存在的那个系统,如今依然被完整地清点在册,只是它各种可能性的比例换了一副模样。

幺正还是可逆的。只要知道把你带向未来的那条规则,原则上你就能把它精确地倒着运行,恢复出更早的状态,途中没有任何信息丢失。正因如此,它与测量的对照才如此鲜明:测量看上去突兀而不可逆,而两次测量之间底层的演化却是可逆的、守信息的。如何调和这两副面孔,正是测量问题的核心。

U†U = I, so ⟨ψ(t)|ψ(t)⟩ = ⟨ψ(0)|ψ(0)⟩ = 1

幺正算符保持内积不变,所以总概率始终固定为一。

幺正演化描述的是封闭、孤立的系统。与环境耦合的开放系统看上去演化得并非幺正——但那是因为描述中遗漏了世界的一部分;把更大的整体合起来看,它仍是幺正演化的。

又称
unitary dynamics酉演化保概率演化