2020 Fiscal Year Annual Research Report
Probing quantumness of primordial gravitational waves with quantum information theory
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17K18778
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
早田 次郎 神戸大学, 理学研究科, 教授 (00222076)
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2017-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 原始重力波 / 量子情報 / インフレーション / グラビトン / エンタングルメント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
インフレーション理論は、宇宙の大規模構造や宇宙背景放射の温度揺らぎを説明することに成功した。ミクロな世界の量子揺らぎがマクロな宇宙の構造の直接 の原因であるというインフレーション理論の主張は、それを検証することができればノーベル賞級の業績となるほどの重要性を持つ。しかし、競合する他の理論 にも同様の結論を導くものがあるため、インフレーション理論を完全に確立するためには、インフレーション理論しか予言していない原始重力波を観測し、その 量子性を証明することが必須である。2015年に重力波が初観測され、今や原始重力波の初観測は間近である。もしそうなれば、残された課題はその量子性を示す ことだけとなる。幸い、近年の量子情報理論の発展は著しく、その成果を利用すれば、原始重力波の量子性の検証の可能性は高い。本研究の目的は、量子情報理論における最近の成果を応用することで、インフレーションによって生成された原始重力波の量子性を証明する方法を開発するこ とにある。
本年度は、インフレーションによるスクゥイーズド状態におけるグラビトンが比較的重い物体に与える影響をノイズとして観測できるかどうかを明らかにした。結果として、グラビトンが物体の量子デコヒーレンスに重要な寄与を与えることが分かった。この論文はPhys.Rev.Dに掲載され、Editors' suggestion に選ばれた。これは我々の研究成果が世界的に高く評価されている証しである。さらに、より具体的なグラビトン検出方法としてエンタングルメントを測定することも提唱している。
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