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La transformación de Bogoliubov en la óptica cuántica

Intentaba demostrar que la componente óptica lineal son aquellas cuyas transformaciones de Bogoliubov adoptan la forma particular

$$a_i^{\dagger}=\sum^{n}_{j=1}U_{ij}a_j^{\dagger}$$

donde $a_i^{\dagger}$ es el operador de creación del i-ésimo modo.

Utilizando la representación de Heisenberg y sabiendo que el hamiltoniano que genera una evolución óptica lineal arbitraria puede escribirse como

$$H=\sum_{ij}h_{ij}a_i^{\dagger}a_j $$

donde $h$ es un $m \times m$ matriz hermitiana ( $h^\dagger=h$ ). Para ello, consideremos la ecuación de Heisenberg para un conjunto de operadores $a_i^{\dagger}$

$$\frac{d}{dt}a_i^{\dagger}(t)=i [H,a_i^{\dagger}(t)]$$

Utilizando las relaciones de conmutación $[a_i,a_j^{\dagger}]=\delta_{ij}$

$$\frac{d}{dt}a_i^{\dagger}(t)= \sum_j h_{ij} a_j^{\dagger}$$

Y aquí es donde no sé cómo resolver este conjunto de ecuaciones diferenciales de primer orden acopladas.

Agradezco cualquier posible idea sobre cómo proceder o si este es el enfoque correcto.

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Vadim Puntos 377

Creo que se trata de una transformación canónica habitual y no de la transformación de Bogoliubov, que mezcla operadores de creación y aniquilación.

La última ecuación es un sistema lineal de ecuaciones del tipo $$ \frac{d\mathbf{x}(t)}{dt}=\mathbf{A}\mathbf{x}, $$ que se puede resolver por métodos estándar. Por ejemplo, se podrían asumir las soluciones de la forma $$ \mathbf{x}(t)=\mathbf{x}_0e^{\lambda t} $$ sustituir la en la ecuación, obteniendo un problema de valores propios, y encontrar todos los valores y vectores propios. La solución general viene dada entonces por $$ \mathbf{x}(t)=\sum_\nu\mathbf{x}_\nu e^{\lambda_\nu t}. $$

También se podría resolver formalmente esta ecuación por el método habitualmente utilizado para obtener el operador de evolución: $$ \mathbf{x}(t)=e^{\mathbf{A}t}\mathbf{x}(0) $$

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