| 研究領域 | 極限宇宙の物理法則を創る－量子情報で拓く時空と物質の新しいパラダイム |
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| 研究課題/領域番号 |
22H05257
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
南部 保貞 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (40212112)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 量子もつれ / モノガミー関係 / 純粋化パートナー / 宇宙膨張 / Hakwing輻射 / 量子ホール系 / インフレーション / 量子操作 / 古典化 / スクランブリング / 量子チャンネル / Hawking輻射 / 情報量 / インフレーション宇宙 / 量子ゆらぎ / 情報スクランブリング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
量子もつれの効果を取り入れた確率的インフレーション宇宙の量子ビットモデルを提案する．このモデルを用いて，インフレーション宇宙における量子もつれ構造の進化，情報スクランブリングについての解析を行うことで，宇宙の進化における量子もつれの役割を理解する．そして量子 的インフレーション宇宙の解析を通して「重力」，「量子もつれ」，「情報」の関係性を明らかにする．また量子ホール系を用いた非一様量子宇宙の実験提案を行う．
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| 研究実績の概要 |
本研究は，現代宇宙論の根幹をなすインフレーション宇宙モデルの量子情報論的側面の理 解を目的とした．量子場であるインフラトン場により引き起こされる宇宙の加速膨張により，インフラトン場自身の真空ゆらぎの波長が引き伸ばされ古典ゆらぎが生成される．このゆらぎはのちに宇宙の大規模構造を形成するための種となる．このシナリオにおいて，特に「量子ゆらぎの古典化」の側面に着目し以下の3つの項目について研究を行った．
(1)量子もつれと量子ゆらぎの古典性 [1]: de Sitter 時空上の量子スカラー場系において導入した空間的局所モードAB間の量子もつれの振る舞いを，純粋化パートナーモードを用いて解析した．初期に量子もつれ状態にある2体系ABはde Sitter膨張によって量子もつれを持たない分離状態に変化する．この振る舞いを理解するため，AB に対するパートナーモ ードCDを構成し，AB 間の量子相関(内部相関)とAB-CD間の量子相関(外部相関)の間のモノガミー関係が成立することを証明した．(2)インフレーション宇宙における情報量の振る舞い：インフレーション宇宙を定性的に再現する量子ビットモデルを用意し情報量の振る舞いを解析した．2つのエントロピー(Shannon, von Neuman)の時間発展の振る舞いを用いて， インフレーション宇宙における情報量の意味さらにはde Sitter時空におけるエントロピー・ バウンドの問題との関係を議論した．論文は現在準備中である. (3)量子ホール系を用いた「量子ゆらぎの古典化実験」：時間的に形状変化するエッジを持つ量子ホール系を用いた擬似膨張宇宙系での粒子生成並びにHawking輻射の理論評価を行った．量子もつれの測定が可能となれば「古典化実験」が実現できることになる．[2]
[1] Y. Nambu and K. Yamaguchi, Phys. Rev. D 108, 045002(2023).
[2] Y. Nambu and M. Hotta, Phys. Rev. D 085002 (2023).
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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