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2020 年度 実績報告書

量子エンタングルメントとゲージ重力対応

研究課題

研究課題/領域番号 16H02182
研究機関京都大学

研究代表者

高柳 匡  京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (10432353)

研究分担者 疋田 泰章  京都大学, 基礎物理学研究所, 特定准教授 (80567462)
西岡 辰磨  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (90747445)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2021-03-31
キーワードゲージ重力対応 / 量子エンタングルメント / 超弦理論 / 場の量子論
研究実績の概要

本研究は量子情報と共形場理論の解析から ゲージ重力対応を解明することを目的としている。本年度は、主に以下に述べる6つの研究成果が得られた。(1)ゲージ重力対応におけるエンタングルメント・エントロピーの計算を虚時間に依存する背景に一般化すると、擬エントロピーと呼ぶ、始状態と終状態に依存する新しい量子情報量が、重力理論の極小曲面の面積に対応することを研究代表者らは発見した。(2)余次元1の通常のゲージ重力対応をウェッジ領域に制限すると重力理論が2次元低い共形場理論に対応するという余次元2の新しいゲージ重力対応が得られることを示し、エンタングルメント・エントロピーの計算公式を見出した。この論文はPhysical Review DのEditor's suggestionに選ばれた。(3)純粋化エンタングルメントと呼ぶ量子情報量はゲージ重力対応を通じて、エンタングルメントウェッジと呼ぶ領域の断面積に等しいことが予想されている。研究代表者らは、この純粋化エンタングルメントを自由場理論の数値計算で精密に計算し、ゲージ重力対応から予想される結果と一致することを見出した。(4)ブラックホールの蒸発現象において情報損失パラドクスを避けるには、ホーキング輻射のエンタングルメント・エントロピーがページ曲線と呼ばれる振る舞いをする必要がある。研究代表者らは、Moving Mirrorによるブラックホールの模型をゲージ重力対応を用いて解析し、ページ曲線に従うことを示した。(5)3次元AdS空間上の超弦理論の高エネルギー極限を用いたAdS/CFT対応を検証し弦の摂動論の全次数における基本的な相関関数の一致を研究分担者の疋田は証明した。(6)共形場理論の二つの演算子が十分離れているがある光線に近づくとき、それらの演算子積展開には光線演算子と呼ばれる非局所的な演算子が現れることを研究分担者の西岡は示した。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (32件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 6件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 13件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 11件、 招待講演 11件) 図書 (2件)

  • [国際共同研究] Albert Einstein Institute, Potsdam/Free University Berlin/Max Planck Institute Munich(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Albert Einstein Institute, Potsdam/Free University Berlin/Max Planck Institute Munich
  • [国際共同研究] Warsaw University(ポーランド)

    • 国名
      ポーランド
    • 外国機関名
      Warsaw University
  • [国際共同研究] Copenhagen University(デンマーク)

    • 国名
      デンマーク
    • 外国機関名
      Copenhagen University
  • [国際共同研究] Taiwan National Univ.(その他の国・地域)

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      Taiwan National Univ.
  • [国際共同研究] Alberta Univ.(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      Alberta Univ.
  • [雑誌論文] Entanglement Entropy in a Holographic Moving Mirror and the Page Curve2021

    • 著者名/発表者名
      Akal Ibrahim、Kusuki Yuya、Shiba Noburo、Takayanagi Tadashi、Wei Zixia
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 126 ページ: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.126.061604

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pseudo-Entropy in Free Quantum Field Theories2021

    • 著者名/発表者名
      Mollabashi Ali、Shiba Noburo、Takayanagi Tadashi、Tamaoka Kotaro、Wei Zixia
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 126 ページ: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.126.081601

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Path integral optimization from Hartle-Hawking wave function2021

    • 著者名/発表者名
      Boruch Jan、Caputa Pawel、Takayanagi Tadashi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 103 ページ: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.103.046017

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Entanglement and complexity of purification in (1+1)-dimensional free conformal field theories2021

    • 著者名/発表者名
      Camargo Hugo A.、Hackl Lucas、Heller Michal P.、Jahn Alexander、Takayanagi Tadashi、Windt Bennet
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 3 ページ: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.3.013248

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] New holographic generalization of entanglement entropy2021

    • 著者名/発表者名
      Nakata Yoshifumi、Takayanagi Tadashi、Taki Yusuke、Tamaoka Kotaro、Wei Zixia
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 103 ページ: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.103.026005

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Higher rank FZZ-dualities2021

    • 著者名/発表者名
      Creutzig Thomas、Hikida Yasuaki
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2021 ページ: -

    • DOI

      10.1007/JHEP02(2021)140

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Codimension-two holography for wedges2020

    • 著者名/発表者名
      Akal Ibrahim、Kusuki Yuya、Takayanagi Tadashi、Wei Zixia
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 ページ: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.102.126007

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Looking at shadows of entanglement wedges2020

    • 著者名/発表者名
      Kusuki Yuya、Suzuki Yuki、Takayanagi Tadashi、Umemoto Koji
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2020 ページ: -

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa152

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Correspondences among CFTs with different W-algebra symmetry2020

    • 著者名/発表者名
      Creutzig Thomas、Genra Naoki、Hikida Yasuaki、Liu Tianshu
    • 雑誌名

      Nuclear Physics B

      巻: 957 ページ: 115104~115104

    • DOI

      10.1016/j.nuclphysb.2020.115104

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Correlation functions of symmetric orbifold from AdS3 string theory2020

    • 著者名/発表者名
      Hikida Yasuaki、Liu Tianshu
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2020 ページ: -

    • DOI

      10.1007/JHEP09(2020)157

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Regge OPE blocks and light-ray operators2020

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Nozomu、Nishioka Tatsuma、Okuyama Yoshitaka
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2020 ページ: -

    • DOI

      10.1007/JHEP11(2020)040

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Janus interface entropy and Calabi’s diastasis in four-dimensional $$ \mathcal{N} $$ = 2 superconformal field theories2020

    • 著者名/発表者名
      Goto Kanato、Nagano Lento、Nishioka Tatsuma、Okuda Takuya
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2020 ページ: -

    • DOI

      10.1007/JHEP08(2020)048

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The gravity dual of Lorentzian OPE blocks2020

    • 著者名/発表者名
      Chen Heng-Yu、Chen Lung-Chuan、Kobayashi Nozomu、Nishioka Tatsuma
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2020 ページ: -

    • DOI

      10.1007/JHEP04(2020)139

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Page Curve from Holographic Moving Mirror and End of the World brane2021

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Takayanagi
    • 学会等名
      Online workshop on Quantum Gravity, Holography and Quantum Information (主催国:ドイツ)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Page Curve from Holographic Moving Mirror2021

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Takayanagi
    • 学会等名
      HoloTube Webinar The Applied Holography Webinars Network (主催国:スペイン)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantum Entanglement and Holography2021

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Takayanagi
    • 学会等名
      The 15th Kavli Asian Winter School on Strings, Particles and Cosmology (主催国:中国)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Probing Hawking radiation through capacity of entanglement2021

    • 著者名/発表者名
      Tatsuma Nishioka
    • 学会等名
      YITP workshop Recent progress in theoretical physics based on quantum information theory (主催:京都大学基礎物理学研究所)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Path-integral Optimization and AdS/CFT2020

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Takayanagi
    • 学会等名
      TENSOR NETWORKS: FROM SIMULATIONS TO HOLOGRAPHY III (オンライン、主催:カナダ Perimeter研究所)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Recent Progresses of AdS/BCFT2020

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Takayanagi
    • 学会等名
      Quantum Aspects of Space-Time and Matter  (オンライン、主催:ドイツ AEI研究所)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Recent Progresses in Path-integral Optimization2020

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Takayanagi
    • 学会等名
      10th International Conference on Exact Renormalization Group 2020 (オンライン、主催:京都大学基礎物理学研究所)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] AdS/BCFT, Entanglement Wedges and Wedge Holography2020

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Takayanagi
    • 学会等名
      Conference on The Dual Mysteries of Gauge Theories and Gravity (オンライン、主催:インド IIT Madras)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Emergence of Universe from Quantum Entanglement2020

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Takayanagi
    • 学会等名
      Colloquium (Online) , IIT Gandhinagar  (主催国:インド)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Holographic Pseudo Entropy and Complexity2020

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Takayanagi
    • 学会等名
      Online Workshop ”Complexity from Quantum Information to Black Holes", (主催:オランダ Lorentz Center)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Holographic Pseudo Entropy2020

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Takayanagi
    • 学会等名
      Online Conference ”Frontiers of holographic duality", (主催:ロシア Steklov Mathematical Institute)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] テンションレス弦によるAdS/CFT対応の導出について2020

    • 著者名/発表者名
      疋田泰章, Tianshu Liu
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
  • [図書] 量子エンタングルメントから創発する宇宙2020

    • 著者名/発表者名
      高柳 匡
    • 総ページ数
      136
    • 出版者
      共立出版
    • ISBN
      978-4-320-03543-0
  • [図書] 共形場理論入門 基礎からホログラフィへの道2020

    • 著者名/発表者名
      疋田 泰章
    • 総ページ数
      208
    • 出版者
      講談社
    • ISBN
      978-4-06-520510-5

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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