| Project/Area Number |
23K13103
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
松村 央 九州大学, 理学研究院, 助教 (20881569)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 量子重力 / 開放量子系 / 対称性 / 量子もつれ / 量子力学 / 重力理論 |
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| Outline of Research at the Start |
重力理論と量子力学を統合することは現代物理学の重要課題である。近年、両理論の統合から予言される重力場の量子的な重ね合わせと、それに起因する量子もつれ生成現象が注目を集めており、量子と重力のクロスオーバー研究が発展してきている。本研究では、量子もつれという視点に基づき、重力場と量子的な物質のダイナミクスを整合的に記述する理論を探索する。その際にはユニタリー発展を含む一般の時間発展である力学的写像を考慮して、物質と重力場のダイナミクスを検討し、量子もつれが生成可能(または不可能)な理論を明らかにする。また得られた理論の低エネルギー・非相対論的な有効理論を調べていく。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画における目的の一つは, 量子系と結合する重力の理論を量子もつれを新しい軸として用いて分類・特徴づけることである.その理論には, 重力場を量子化せず古典場とみなすものがある. そのような重力場は量子系にデコヒーレンスを引き起こすため, 重力場と量子系の複合系は開放量子系理論と相対論と矛盾のない理論体系としてまとめられる. そのような相対論的な開放量子系理論について理解するため, 当該年度の研究では相対論的な散乱現象で現れる開放量子系に注目し, そのダイナミクスを記述する有効理論を構築した. 特に粒子の崩壊過程や対消滅過程を考えて, それらを記述するGorini-Kossakowski-Sudarshan-Lindblad (GKSL) 生成子を導出し, それが時空の対称性であるポアンカレ対称性をもつことを見出した. また粒子の対消滅過程については, 対消滅粒子を量子的な重ね合わせ状態に準備することで, 対消滅確率が重ね合わせ状態の相対位相に伴って増減することがわかった. これは量子的な重ね合わせ現象が対消滅過程を特徴づける新しいパラメータを与えることを意味する.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
相対論的な開放量子系理論は, 量子系と結合する重力を記述する新しい理論的枠組みとして着目されている。しかし相対論的な対称性と矛盾のない理論構築ができるかは非自明な問題であった。当該年度まででその理論構築へ向けた目途が立ち, 量子もつれを用いた理論分類が始められると期待される。そのためおおむね順調に進展していると判断した.
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までに相対論的な対称性と整合的な開放量子系理論の構築方法がわかってきたため,それを重力場の入った理論に適用する. 特に摂動的な重力場の理論を考え, その理論のもつゲージ対称性が開放量子系のダイナミクスを記述するGorini-Kossakowski-Sudarshan-Lindblad (GKSL) 生成子に与える条件を導き出す. さらに十分遠方に離れた粒子たちは相互作用しないことを表すクラスター分解原理を課すことで, GKSL生成子を定めるパラメータや関数自由度に制限を与える. 非相対論極限から得られる理論を同定し, ニュートンの重力定数についての摂動計算から, 量子もつれ生成を起こす理論的な条件式を求めていく.
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