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エンタングルメントエントロピーによる場の理論・重力理論の量子的性質の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15J01358
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(理論)
研究機関京都大学

研究代表者

渡邊 賢人  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2017年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2016年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードエンタングルメント・エントロピー / ゲージ・重力対応
研究実績の概要

近年、量子情報理論を用いた場の理論や双対重力理論の研究は大きな発展を続けている。その流れの下、本年度、我々は、エンタングルメント・エントロピー(EE)や非時間順序相関関数(OTOC)の時間発展を解析した。そして、ゲージ・重力対応の機構の理解に役立つと期待される量子状態の経路積分に関する効率化手法を提案し、議論した。さらに、その手法を用いた場の理論の量子状態の計算複雑度の定式化への方策を提案した。
量子状態の時間発展については様々な特徴づけがあるが、最近、ゲージ重力対応における量子カオスやブラックホールと関係する乱雑な時間発展が大きな注目を浴びている。その時間発展の指標として、EEやOTOCが活発に議論されている。我々は、自由スカラー場の(T2)n/Znオービフォルド理論におけるツイスト演算子による励起状態に対して、それらの指標の時間発展を議論した。トーラスのパラメーターにより、この理論は可積分な有理共形場理論や非可積分な無理共形場理論(ICFT)にもなる。我々は、ICFTになる場合にEEやOTOCの時間発展がこれまで議論されてきた可積分な系とも最大カオス的(ホログラフィック)な系とも異なる中間的な振舞いをすることを示した。
ゲージ・重力対応はこの20年で非常に多くの検証がなされたが、その機構については十分な理解が得られていない。その機構を理解する手立てを模索するため、我々は、量子状態の効率的な構成に用いられるテンソルネットワークのアイディアを応用した、場の理論の経路積分の“効率化”の手法を提案した。そして、共形場理論の基底状態などの波動関数や縮約密度行列やEEに対してその手法を用い、それらの重力双対が再現できることを示した。これらに加え、明確な定式化のない場の理論の量子状態の計算複雑度に対し、我々の手法が興味深い方策をあたえることを示した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 5件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件)

  • [国際共同研究] Nordic Institute for Theoretical Physics(Sweden)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Evolution of entanglement entropy in orbifold CFTs2017

    • 著者名/発表者名
      Caputa Pawel、Kusuki Yuya、Takayanagi Tadashi、Watanabe Kento
    • 雑誌名

      Journal of Physics A

      巻: 50 号: 24 ページ: 244001-244001

    • DOI

      10.1088/1751-8121/aa6e08

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Anti-de Sitter Space from Optimization of Path Integrals in Conformal Field Theories2017

    • 著者名/発表者名
      Caputa, Pawel; Kundu, Nilay; Miyaji, Masamichi; Takayanagi, Tadashi; Watanabe, Kento
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 119 号: 7 ページ: 071602-071602

    • DOI

      10.1103/physrevlett.119.071602

    • NAID

      120006867125

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Out-of-Time-Ordered Correlators in ( T 2 ) n / Z n2017

    • 著者名/発表者名
      Caputa Pawel、Kusuki Yuya、Takayanagi Tadashi、Watanabe Kento
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 号: 4 ページ: 046020-046020

    • DOI

      10.1103/physrevd.96.046020

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Liouville Action as Path-Integral Complexity: From Continuous Tensor Networks to AdS/CFT2017

    • 著者名/発表者名
      Pawel Caputa, Nilay Kundu, Masamichi Miyaji, Tadashi Takayanagi, Kento Watanabe
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 1711 号: 11 ページ: 097-097

    • DOI

      10.1007/jhep11(2017)097

    • NAID

      120006551745

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] From path integrals to tensor networks for the AdS/CFT correspondence2017

    • 著者名/発表者名
      M. Miyaji, T. Takayanagi, K. Watanabe
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 95 号: 6 ページ: 1-18

    • DOI

      10.1103/physrevd.95.066004

    • NAID

      120006867124

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] EPR Pairs, Local Projections and Quantum Teleportation in Holography2016

    • 著者名/発表者名
      T.Numasawa, N. Shiba, T. Takayanagi, K. Watanabe
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 1608 号: 8 ページ: 1-52

    • DOI

      10.1007/jhep08(2016)077

    • NAID

      120005980955

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Notes on Entanglement Entropy in String Theory2015

    • 著者名/発表者名
      Song He, Tokiro Numasawa, Tadashi Takayanagi, Kento Watanabe
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 5 号: 5 ページ: 1-27

    • DOI

      10.1007/jhep05(2015)106

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Scrambling time from local perturbations of the eternal BTZ black hole2015

    • 著者名/発表者名
      Pawel Caputa, Joan Simon, Andrius Stikonas, Tadashi Takayanagi, Kento Watanabe
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 8 号: 8 ページ: 1-36

    • DOI

      10.1007/jhep08(2015)011

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Continuous Multiscale Entanglement Renormalization Ansatz as Holographic Surface-State Correspondence2015

    • 著者名/発表者名
      Masamichi Miyaji, Tokiro Numasawa, Noburo Shiba, Tadashi Takayanagi, Kento Watanabe
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 115 号: 17 ページ: 171602-171606

    • DOI

      10.1103/physrevlett.115.171602

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Distance between Quantum States and Gauge-Gravity Duality2015

    • 著者名/発表者名
      Masamichi Miyaji, Tokiro Numasawa, Noburo Shiba, Tadashi Takayanagi, Kento Watanabe
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 115 号: 26 ページ: 261602-261606

    • DOI

      10.1103/physrevlett.115.261602

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Optimization of Path-Integrals in CFTs and Complexity2018

    • 著者名/発表者名
      Kento Watanabe
    • 学会等名
      YITP Workshop: Holography, Quantum Entanglement and Higher Spin Gravity II
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] From Path Integrals to Tensor Networks for AdS/CFT2017

    • 著者名/発表者名
      渡邊 賢人
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Time Evolution of Entanglement Entropy in Orbifold CFTs2017

    • 著者名/発表者名
      Kento Watanabe
    • 学会等名
      Workshop ``Holography, Quantum Entanglement and Higher Spin Gravity''
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都府京都市左京区)
    • 年月日
      2017-02-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Time Evolution of Entanglement Entropy in Orbifold CFTs2017

    • 著者名/発表者名
      Kento Watanabe
    • 学会等名
      Quantum Gravity, String Theory and Holography
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] EPR Pairs, Local Projections and Quantum Teleportation in Holography2016

    • 著者名/発表者名
      渡邊 賢人
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学木花キャンパス(宮崎県宮崎市)
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] EPR Pairs, Local Projections and Quantum Teleportation in Holography2016

    • 著者名/発表者名
      Kento Watanabe
    • 学会等名
      Strings and Fields 2016
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都府京都市左京区)
    • 年月日
      2016-08-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] EPR Pairs, Local Projections and Quantum Teleportation in Holography2016

    • 著者名/発表者名
      Kento Watanabe
    • 学会等名
      One Day Conference in YITP Long Term Workshop 2016 on "Quantum Information in String Theory and Many-body Systems"
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都府京都市左京区)
    • 年月日
      2016-06-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Twisted Surface Contributions to Holographic Entanglement Entropy2016

    • 著者名/発表者名
      渡邊 賢人
    • 学会等名
      日本物理学会2016年年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス (宮城県仙台市泉区)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Quantum Entanglement of Excited States by Heavy Local Operators in Large-c 2d CFT at Finite Temperature2015

    • 著者名/発表者名
      渡邊 賢人
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      大阪市立大学杉本キャンパス(大阪府大阪市住吉区)
    • 年月日
      2015-09-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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