超弦理論における力学自由度と時空の幾何学の研究

• Project/Area Number: 16J01004
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 杉下 宗太郎 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 量子重力 / AdS/CFT対応 / 複雑量 / 漸近対称性 / 記憶効果 / 深層学習 / ゲージ/重力対応 / ホログラフィー原理 / エンタングルメントエントロピー

Outline of Annual Research Achievements

本年度は昨年度に引き続き、漸近平坦時空における漸近対称性と放射現象の記憶効果の関係に関する研究やAdS/CFT対応に関連する研究を行った。

記憶効果に関する研究としては、加速された粒子の放射を調べることで、その記憶効果がどのように見えるかを考察した。さらにプローブ粒子のスピンの向きの変化を見ることで記憶効果を観測する方法も提案した。別の論文では、電磁波の記憶効果が対称性の保存則として導出できることを示した。さらに、保存則の補正項に関する記憶効果の導出も行った。また、この対称性がゲージ冗長性ではなく、物理的な対称性であることを示した。さらに、補正光子定理が漸近対称性のWard-高橋恒等式とみなせることを荷電粒子が質量をもつ場合に示した。
AdS/CFT対応において、ブラックホール時空上の時間依存するある量が、CFTにおける複雑量と関係しているという予想がある。この複雑量をヒルベルト空間上の距離として定義する方法が提案されているが、どのような距離を採用すべきかは不明である。本研究では、ヒルベルト空間上のユニタリー変換で不変な距離を複雑量の定義として採用した場合、重力側で対応していると思われている量の時間依存性を再現することは不可能であることを示した。これによって、場の理論の複雑量が満たすべきある基準を与えることに成功した。
別の研究では、AdS/CFT対応を簡略化した模型のニューラルネットワーク表現を与えた。そして、境界で与えたデータに基づく正しい場の振る舞いを再現するようにネットワークの変数を機械学習させる問題を考えた。この変数は時空の計量に対応し、境界のデータからバルクの幾何の情報を読み取ることができる。特に、QCDのデータを与えた時に創発する時空を読み取り、そこからクオーク間ポテンシャルを計算し、ポテンシャルの定性的な振る舞いが再現されることを見た。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Kentucky(米国)
• [Int'l Joint Research] Perimeter Institute(Canada)
• [Journal Article] Deep learning and the AdS/CFT correspondence (2018)
  • Author(s): Koji Hashimoto, Sotaro Sugishita, Akinori Tanaka, Akio Tomiya
  • Journal Title: Phys.Rev. D Volume: 98 Issue: 4 Pages: 046019-046019
  • DOI: 10.1103/physrevd.98.046019
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Notes on the gravitational, electromagnetic and axion memory effects (2018)
  • Author(s): Yuta Hamada, Sotaro Sugishita
  • Journal Title: JHEP Volume: 2018 Issue: 7 Pages: 017-017
  • DOI: 10.1007/jhep07(2018)017
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Thoughts on Holographic Complexity and its Basis-dependence (2018)
  • Author(s): K. Hashimoto, N. Iizuka, S. Sugishita
  • Journal Title: Phys.Rev. D. Volume: 98 Issue: 4 Pages: 046002-046002
  • DOI: 10.1103/physrevd.98.046002
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Conservation Laws from Asymptotic Symmetry and Subleading Charges in QED (2018)
  • Author(s): Hayato Hirai, Sotaro Sugishita
  • Journal Title: JHEP Volume: 2018 Issue: 7
  • DOI: 10.1007/jhep07(2018)122
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Deep Learning and Holographic QCD (2018)
  • Author(s): Koji Hashimoto, Sotaro Sugishita, Akinori Tanaka, Akio Tomiya
  • Journal Title: Phys.Rev. D Volume: 98 Issue: 10 Pages: 106014-106014
  • DOI: 10.1103/physrevd.98.106014
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Time evolution of complexity in Abelian gauge theories (2017)
  • Author(s): Hashimoto Koji、Iizuka Norihiro、Sugishita Sotaro
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 96 Issue: 12 Pages: 126001-126001
  • DOI: 10.1103/physrevd.96.126001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Soft pion theorem, asymptotic symmetry and new memory effect (2017)
  • Author(s): Hamada Yuta、Sugishita Sotaro
  • Journal Title: JHEP Volume: 2017 Issue: 11
  • DOI: 10.1007/jhep11(2017)203
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] On the time dependence of holographic complexity (2017)
  • Author(s): Carmi Dean、Chapman Shira、Marrochio Hugo、Myers Robert C.、Sugishita Sotaro
  • Journal Title: JHEP Volume: 2017 Issue: 11
  • DOI: 10.1007/jhep11(2017)188
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Matter fields in triangle-hinge models (2016)
  • Author(s): Masafumi Fukuma, Sotaro Sugishita, Naoya Umeda
  • Journal Title: PTEP Volume: 5 Issue: 5 Pages: 1-17
  • DOI: 10.1093/ptep/ptw051
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Triangle-hinge models for unoriented membranes (2016)
  • Author(s): Masafumi Fukuma, Sotaro Sugishita, Naoya Umeda
  • Journal Title: PTEP Volume: 7 Issue: 7 Pages: 1-24
  • DOI: 10.1093/ptep/ptw069
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Entanglement entropy for free scalar fields in AdS (2016)
  • Author(s): Sotaro Sugishita
  • Journal Title: JHEP Volume: 1609 Issue: 9 Pages: 0-22
  • DOI: 10.1007/jhep09(2016)128
  • Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Memory effects and the related infrared physics (2018)
  • Author(s): Sotaro Sugishita
  • Organizer: Yukawa Institute Workshop Strings and Fields 2018
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Deep learning and AdS/CFT (2018)
  • Author(s): Sotaro Sugishita
  • Organizer: Discrete Approaches to the Dynamics of Fields and Space-Time 2018
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Complexityの時間発展について (2018)
  • Author(s): 杉下宗太郎
  • Organizer: 日本物理学会・東京理科大
• [Presentation] Soft pion theorem, asymptotic symmetry and new memory effect (2018)
  • Author(s): 杉下宗太郎
  • Organizer: Infrared physics of gauge theories and quantum dynamics of inflation
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Entanglement entropy for free scalar fields in AdS (2017)
  • Author(s): Sotaro Sugishita
  • Organizer: Progress in Quantum Field Theory and String Theory II
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2017-03-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Entanglement entropy for free scalar fields in AdS (2017)
  • Author(s): 杉下宗太郎
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] Entanglement entropy for free scalar fields in AdS (2017)
  • Author(s): 杉下宗太郎
  • Organizer: Quantum Gravity, String Theory and Holography
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Entanglement entropy for free scalar fields in AdS (2017)
  • Author(s): 杉下宗太郎
  • Organizer: Yukawa Institute Workshop Strings and Fields 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Time evolution of holographic complexity (2017)
  • Author(s): 杉下宗太郎
  • Organizer: RIKEN-Osaka-OIST Joint Workshop 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Time evolution of complexity (2017)
  • Author(s): 杉下宗太郎
  • Organizer: 日本物理学会・宇都宮大
• [Presentation] Time Evolution of Complexity in Abelian Gauge Theories - And Playing Quantum Othello Game - (2017)
  • Author(s): 杉下宗太郎
  • Organizer: KIAS-YITP joint workshop 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Time Evolution of Complexity in Abelian Gauge Theories - And Playing Quantum Othello Game - (2017)
  • Author(s): 杉下宗太郎
  • Organizer: Frontiers of Quantum Information Physics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Entanglement entropy for free scalar fields in AdS (2016)
  • Author(s): Sotaro Sugishita
  • Organizer: 2016 Midwest Relativity Meeting
  • Place of Presentation: Waterloo (Canada)
  • Year and Date: 2016-10-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Entanglement entropy for free scalar fields in AdS (2016)
  • Author(s): Sotaro Sugishita
  • Organizer: Perimeter Institute string group meeting
  • Place of Presentation: Waterloo (Canada)
  • Year and Date: 2016-09-23
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Random volumes from matrices (2016)
  • Author(s): Sotaro Sugishita
  • Organizer: RIKEN-Osaka-OIST Joint workshop 2016
  • Place of Presentation: 沖縄
  • Year and Date: 2016-07-09
  • Int'l Joint Research