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エンタングルメントによるホログラフィック双対性の研究

研究課題

研究課題/領域番号 15J02740
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

芝 暢郎  京都大学, 基礎物理学研究所, 特別研究員(PD)

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
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード量子エンタングルメント / AdS/CFT対応 / 超弦理論
研究実績の概要

本研究の目的は、場の理論のエンタングルメントという視点からホログラフィック双対性に対する理解を深め量子重力の性質を解明することである。今年度はこのテーマについて2本の論文を学術雑誌に出版した。
磁場が存在するときに起こる顕著な現象としてアハラノフ・ボーム効果があるが、それが共形場理論における量子エンタングルメントに及ぼす効果を研究した。特にエンタングルメントエントロピーを一般化したレニーエントロピーの計算法を一般の共形場理論に対して発見し、特に自由スカラー場の場合にレニーエントロピーを厳密に計算した。
また初期宇宙における脱結合においてエンタングルメントの果たす役割を調べた。初期宇宙では宇宙が膨張することにより粒子数密度が減少し、粒子同士が相互作用を起こしにくくなり脱結合が起こるが、従来の解析では元々粒子同士がエンタングルメントしている効果を無視していた。そこで我々はエンタングルメントの効果を取り入れて脱結合の解析を行い、相互作用が強く、かつ急激に弱くなる時にはエンタングルメントの効果が重要になることを示した。またこの解析において、有限温度で相互作用する場の理論における、異なる種類の場の間のレニーエントロピーを結合定数について摂動的に計算する系統的な方法を開発した。異なる種類の場の間のエンタングルメントの性質はまだ未解明のことが多いので、この系統的な計算法を使いその性質を解明していくことは、宇宙論への応用だけでなく、場の理論のエンタングルメントの構造を理解するうえでも重要である。
また2016年8月末から2018年2月末まで、ホログラフィック双対性の一流の研究者らと共同研究を行うためアメリカのハーバード大学物理学科に長期滞在した。現地では研究室でセミナー発表を行ったり、研究室のメンバーと議論したり情報交換をするなどして研究を遂行した。

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

    (18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 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Harvard University/Tufts University/Rutgers University(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Entanglement entropy and decoupling in the Universe2017

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Nakai, Noburo Shiba, Masaki Yamada
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 号: 12

    • DOI

      10.1103/physrevd.96.123518

    • 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] Aharonov-Bohm effect on entanglement entropy in conformal field theory2017

    • 著者名/発表者名
      Noburo Shiba
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 号: 6

    • DOI

      10.1103/physrevd.96.065016

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [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] Double-Trace Deformations and Entanglement Entropy in AdS2016

    • 著者名/発表者名
      Taiki Miyagawa, Noburo Shiba, Tadashi Takayanagi
    • 雑誌名

      Fortschritte der Physik

      巻: 64 号: 1 ページ: 92-105

    • DOI

      10.1002/prop.201500098

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On the definition of entanglement entropy in lattice gauge theories2015

    • 著者名/発表者名
      Sinya Aoki, Takumi Iritani, Masahiro Nozaki, Tokiro Numaswa, Noburo Shiba, Hal Tasaki
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 1506.187 号: 6 ページ: 1-28

    • DOI

      10.1007/jhep06(2015)187

    • 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] Entanglement Entropy and Decoupling in the Universe2018

    • 著者名/発表者名
      Noburo Shiba
    • 学会等名
      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] The Aharonov-Bohm Effect on Entanglement Entropy in Conformal Field Theory2017

    • 著者名/発表者名
      Noburo Shiba
    • 学会等名
      Strings and Fields
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 日本物理学会若手奨励賞受賞記念講演「二つの閉じた空間領域に対するエンタングルメント・エントロピー」2016

    • 著者名/発表者名
      芝 暢郎
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会(2016年)
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] cMERA as Surface/State Correspondence in AdS/CFT2016

    • 著者名/発表者名
      Noburo Shiba
    • 学会等名
      Gravity, Quantum Fields and Entanglement
    • 発表場所
      ライデン(オランダ)
    • 年月日
      2016-01-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Aharonov-Bohm effect and entanglement entropy in conformal field theory2016

    • 著者名/発表者名
      Noburo Shiba
    • 学会等名
      Holography and Quantum Information
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都府・京都市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gravity Dual of Information Metric in CFTs2015

    • 著者名/発表者名
      Noburo Shiba, Masamichi Miyaji, Tokiro Numasawa, Tadashi Takayanagi, Kento Watanabe
    • 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(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2015-09-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Entanglement Entropy of Disjoint Regions in Excited States : An Operator Method2015

    • 著者名/発表者名
      Noburo Shiba
    • 学会等名
      International Workshop on Strings, Black Holes and Quantum Information
    • 発表場所
      東北大学(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2015-09-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Surface/State Correspondence in AdS/CFT2015

    • 著者名/発表者名
      Noburo Shiba
    • 学会等名
      Gravity and Beyond 100 years after Einstein’s theory
    • 発表場所
      台北(台湾)
    • 年月日
      2015-07-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Entanglement Entropy of Disjoint Regions in Excited States : An Operator Method2015

    • 著者名/発表者名
      Noburo Shiba
    • 学会等名
      Closing the entanglement gap: Quantum information, quantum matter, and quantum fields
    • 発表場所
      サンタバーバラ(アメリカ)
    • 年月日
      2015-06-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Entanglement Entropy of Disjoint Regions in Excited States : An Operator Method2015

    • 著者名/発表者名
      Noburo Shiba
    • 学会等名
      International Workshop on Condensed Matter Physics & AdS/CFT
    • 発表場所
      東京大学カブリIPMU(千葉県・柏市)
    • 年月日
      2015-05-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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