7.3有關雙變量Hermite多項式的算符恒等式與積分公式(1 / 2)

同樣的方法,有

amanakaj=(-i)k+n∶amHk,n(ia,ia)aj∶

=∑min[k,n]l=0

(-1)lk!n!l!(k-l)!(n-l)!

am+k-lan-l+j

=∑min[k,n]l=0

(-1)lk!n!l!(k-l)!(n-l)!

Hm+k-l,n-l+j(a,a)

=Hm,n(a,a)Hk,j(a,a),(7.165)

Hm,n(a,a)Hk,j(a,a)

=

∑min[k,n]l=0

(-1)lk!n!l!(k-l)!(n-l)!

Hm+k-l,n-l+j(a,a).(7.166)

(2) 導出一些積分公式.從相幹態完備性的正規乘積形式:

∫d2zπ|z〉〈z|=

∫d2zπ∶

exp-|z|2+za+z*a-aa∶=1,(7.167)

anam=

∫d2zπ

an|z〉〈z|am

=∫d2zπznz*m∶exp(-|z|2+za+z*a-aa)∶,(7.168)

再由式(7.158),得

∫d2zπznz*m∶exp(-|z|2+za+z*a-aa)∶

=(-i)m+n∶Hm,n(ia,ia)∶.(7.169)

因為在∶∶內a與a是相互對易的,它們可以當成c數看待.將a→ξ和a→η,容易得到下麵的積分公式:

Hm,n(iξ,iη)=im+ne-ξη∫d2zπznz*mexp(-|z|2+ξz+ηz*).(7.170)

或者取ia→ξ和ia→η,有

Hm,n(ξ,η)=(-1)meξη∫d2zπznz*mexp(-|z|2-ξz+ηz*),(7.171)

Hm,n(ξ,η)=(-1)neξη∫d2zπznz*mexp(-|z|2+ξz-ηz*).(7.172)

這個積分公式經常被用到[128,129].再根據量子光學中在相幹態|z〉的P表示,得

ρ=∫d2zπP(z)|z〉〈z|,(7.173)

用式(7.160)和式(7.167),就能夠導出如下等式:

Hm,n(a,a)=∫d2zπHm,n(z*,z)|z〉〈z|

=∫d2zπHm,n(z*,z)∶exp

[-|z|2+z*a+

za-aa]∶

=aman.(7.174)

當a→η與a→ζ*,則

∫d2zπHm,n(z*,z)∶exp[-(z*-ζ*)(z-η)]=ζ*mηn.(7.175)

(3) 導出有關雙變量厄米多項式遞推關係.根據式(7.158)和式(7.160)的結果,有

ddaanam=nan-1am

=n(-i)m+n-1∶Hm,n-1(ia,ia)∶

同樣的方法,有

amanakaj=(-i)k+n∶amHk,n(ia,ia)aj∶

=∑min[k,n]l=0

(-1)lk!n!l!(k-l)!(n-l)!

am+k-lan-l+j

=∑min[k,n]l=0

(-1)lk!n!l!(k-l)!(n-l)!

Hm+k-l,n-l+j(a,a)

=Hm,n(a,a)Hk,j(a,a),(7.165)

Hm,n(a,a)Hk,j(a,a)

=

∑min[k,n]l=0

(-1)lk!n!l!(k-l)!(n-l)!