正準量子化(せいじゅんりょうしか、)とは、古典力学的な理論から量子力学的な理論を推測する手法(量子化)の一種である。具体的には、ハミルトン力学(ハミルトン形式の古典力学)での正準変数を、正準交換関係をみたすようなエルミート演算子に置き換える。この方法では、ハミルトン力学におけるポアソン括弧が、量子力学での交換関係に対応している。正準量子化により、古典力学では可換であった力学量(c-数)のなす代数は、量子力学では非可換な力学量(q-数)のなす代数に移行する。正準量子化とは、量子力学的な系を扱う際に、古典力学から量子力学での対応則を構成する手法である。その具体的な手続きは、以下のようにまとめられる。2の操作を、より詳細に述べると以下のようになる。古典的な正準変数 formula_1を、正準交換関係をみたす演算子 formula_2に置き換える。古典的な正準変数 formula_10を、正準交換関係をみたす演算子に置き換える。正準量子化における演算子の不定性などの問題については、正準量子化における諸問題の項を参照のこと。1次元の量子系を考え、波動関数の状態空間として、座標表示したものを選ぶ。すなわち、座標xと時間tの関数formula_11のうち、自乗可積分なもの(座標表示の波動関数)全体が、系のヒルベルト空間をなす。ここで、座標formula_12と正準共役運動量formula_13を、で定義される演算子formula_14、formula_15で置き換える。このとき、となり、formula_14、formula_15が正準交換関係をみたしていることがわかる。つまり、座標表示では掛け算演算子としてのformula_14と微分演算子としてのformula_15が、正準変数formula_20の正準量子化による量子力学的表現となる。系の古典力学的なハミルトニアンがで与えられるとすると、正準量子化により、量子力学的なハミルトニアンはとなる。正準量子化の操作は、古典力学での「ポアソン括弧」と量子力学における「交換関係」の対応原理を考えると、より明確になる。frac{partial{}B}{partial{}p_{alpha}}-frac{partial{}B}{partial{}q_{alpha}}frac{partial{}A}{partial{}p_{alpha}} ight)Leftrightarrow実際、正準変数については、の関係が成り立つ。力学量の時間発展についても、この対応原理からとハイゼンベルクの運動方程式が現れる。言い換えれば、正準量子化では、ハミルトン力学における2つのc-数の力学量formula_21の満たすポアソン括弧を、q-数(演算子)の力学量formula_22の満たす交換関係に対応させ、その関係を通じて量子力学的表現を得ているともいえる。これらの対応原理は1925年にディラックによって明らかにされた。正準量子化は、量子系に移行する一定の規則を与えるが、古典系におけるc-数は可換であるのに対し、量子系のq-数は一般に非可換となり、演算子の積については順序の不定性が残る。また、量子化後にエルミート演算子同士の積はエルミート演算子にはならない。こうした問題を回避する方法として、ワイルの対称化法(Weyl Calculus)や経路積分量子化等の方法が知られている。量子力学における正準量子化の方法は粒子に対する量子化を与えるが、場の量についても、正準量子化を適用することができる。場の量に対する正準量子化(第二量子化)では、場の演算子φ("t
出典:wikipedia
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