Study on the mechanism behind thermalization and quantum chaos based on the information scrambling

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K14724
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: NOZAKI MASAHIRO 国立研究開発法人理化学研究所, 数理創造プログラム, 基礎科学特別研究員 (20804777)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 量子もつれ / 非平衡現象 / information scrambling / ホログラフィー / 熱化 / 量子カオス / エンタングルメント・エントロピー

Outline of Final Research Achievements

The goal of this research is to elucidate how thermalization, a characteristic phenomenon of the macroscopic world, occurs from the microscopic world in terms of quantum mechanics, which describes the microscopic world.　We found that an effect called the scrambling effect, which locally hides the features of the initial state, is important in this nonequilibrium process.　Furthermore, we found that by adding inhomogeneity to the dynamics, it is possible to preserve the characteristics of this initial state, depending on the location.

Free Research Field

高エネルギー物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究テーマである熱化現象とは、状態の量子性、つまりミクロな世界に特有の量子状態の性質が失われていく過程のことである。本研究成果の学術的意義と社会的意義のそれぞれは、状態の量子性が非平衡過程で失われていくメカニズムがより明らかになったことと、これにより、状態の量子性が重要な役割をなす量子コンピュータなどを実装する際にどの様な操作を行うべきかがより明らかになった点である。