馮諾依曼代數簡介及其轉變(一):馮諾依曼代數的構造及分類(3/6)

\u003dS^{\\dagger}S ,著名的modular Hamiltonian就是通過這個算子得出 的, \\Delta\u003de^{-K} . 真空態算符在這些作用下都是不變的 J|\\Omega\\rangle\u003d\\Delta|\\Omega\\rangle\u003d|\\Omega\\rangle Tomita-Takasaki理論的核心是說,馮諾伊曼代數按照modular變換不變: \\Delta^{it} \\mathcal{A}\\Delta^{-it}\u003d\\mathcal{A} 同時modular conjugation誘導出這樣一個變化 JAJ\u003dA\u0027 Tomita-takasaki理論是能夠推導relative entropy的單調性的一種很直接的方 法,因此也就能夠比較直觀的證明糾纏熵的強次可加性。同時,這種通過J對於算符 的構造,比如 O\u0027\u003dJOJ 還可以應用到構造黑洞內部的算符的過程中。 最後看一下最簡單的情況下Modular Hamiltonian怎麽寫,通常來說, Modular Hamiltonian作為非局域算符是非常難以計算的。 在Rindler時空下,在假設希爾伯特空間可以factorize的時候, \\mathcal{H}\u003d\\mathcal{H}_{L} \\otimes \\mathcal{H}_{R} modular算符 \\Delta\u003d\\rho_{r} \\otimes \\rho_{l}^{-1} 因為態可以通過歐式路徑積分來表達,這時在做了歐式轉動之後,密度矩陣元 由boost算子給出 所以 \\Delta_{\\Omega}\u003dexp(-2\\pi K_{r})exp(2\\pi K_{l})\u003dexp(-2\\pi K


以上基礎對於本文較為重要。


首先簡單介紹一下von-Neumann代數的分類,von-Neumann代數可以分為3類


最簡單的一類是type I 的von-Neumann代數,通常的量子力學係統滿足的是這一類代數。 作用於希爾伯特空間K上的所有有界算子(bounded operator)組成type I的von-Neumann代數。根據希爾伯特空間K的維數決定不同的馮諾依曼代數。例如如果K是有限維的,那麽代數屬於type IdI_{d} , 如果K是無窮維的,那麽代數屬於type I∞I_{\\infty} . type I的馮諾依曼代數可以定義一個線性函數: a→Traa \\to Tr a


滿足交換性和非負性


Tr(ab)\u003dTr(ba),Tr(a†a)⩾0fora≠0Tr(ab)\u003dTr(ba), \\quad Tr(a^{\\dagger}a) \\geqslant 0 \\quad for \\quad a eq 0


因此它是求跡運算,例如對應於有限維,可以把算符寫成矩陣,求跡就是通常大家所熟悉的矩陣求跡。


通常考慮無窮維的情況,數學上可以構造更多非平庸的馮諾依曼代數。


首先來構造type II的代數,考慮如下的最大糾纏的EPR態


12(|↑⟩|↑⟩ |↓⟩|↓⟩)\\frac{1}{\\sqrt


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