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2020 年度 実績報告書

量子場の非局所相関に起源をもつ量子放射の研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K05444
研究機関九州大学

研究代表者

山本 一博  九州大学, 理学研究院, 教授 (50284154)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード量子場の非局所相関 / スピノル場のウンルー効果 / 重力波のウンルー効果 / 曲がった時空上の場の量子論 / 重力の量子性 / デコヒーレンス / 量子もつれ
研究実績の概要

共同研究によって今年度以下の成果を得た。
(1)量子場の非局所相関の構造をより一般の系に拡張する研究に関して、カスナー時空とリンドラー時空における重力波モードの取り出しをRegge-Wheelerゲージを用いて行い、Regge-Wheelerゲージ下で重力波モードの解の解析接続の関係を明らかにした。これに基づいて、カスナー時空での重力波のミンコフスキー真空に対応するモード関数を特定し、ボゴリウボフ変換と解析接続性から重力波のミンコフスキー真空を左右リンドラー時空の状態の量子もつれ状態によって記述することに成功した。重力波のウンルー効果に対して、初めて具体的な定式化を与えた。成果は、日本物理学会等での発表に加え、Physical Review Dに掲載された。
(2)スピノル場のミンコフスキー真空の非局所相関の構造に対して、最も一般的な4次元の場合に拡張する研究を、共同研究として進めた。大域的に定義されたミンコフスキーモード関数を用いた方法によって、カスナー時空とリンドラー時空のスピノル場の解の解析接続性を明らかにした。これに基づいて、スピノル場のミンコフスキー真空が、カスナー時空及び左右リンドラー時空の状態の量子もつれによってどのように記述されるか具体的な定式化を与えた。論文成果(arXiv:2104.06625)は、学術雑誌への投稿を行い掲載予定である。
(3)さらに、ウンルー・ドウィット検出器により曲がった時空上の量子場の量子もつれを検出する研究が、重力の量子性の検証実験のため提案された理論模型と構造が類似していることに着目し、ニュートン重力による量子もつれの生成に関する研究を共同研究として行った。ニュートン重力が量子力学的状態の重ね合わせ原理に従う場合、量子もつれの生成やデコヒーレンス進化に関する研究成果をあげた。成果は、Physical Review Dに掲載された。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Gravitational waves in Kasner spacetimes and Rindler wedges in Regge-Wheeler gauge: Formulation of Unruh effect2021

    • 著者名/発表者名
      Yuuki Sugiyama, Kazuhiro Yamamoto, Tsutomu Kobayashi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 103 ページ: 083503-1-20

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.103.083503

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Entanglement and decoherence of massive particles due to gravity2021

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Miki, Akira Matsumura, Kazuhiro Yamamoto
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 103 ページ: 026017-1-12

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.103.026017

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Gravity-induced entanglement in optomechanical systems2020

    • 著者名/発表者名
      Akira Matsumura, Kazuhiro Yamamoto
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 ページ: 106021-1-12

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.102.106021

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] カスナー時空とリンドラー領域における重力波によるUnruh効果2021

    • 著者名/発表者名
      杉山祐紀, 山本一博, 小林努
    • 学会等名
      日本物理学会 2021年春季大会
  • [学会発表] Gravity-induced entanglement in optomechanical systems2021

    • 著者名/発表者名
      Akira Matsumura
    • 学会等名
      RQI-Online 2020/21
    • 国際学会
  • [学会発表] Entanglement and decoherence due to gravity2021

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Miki
    • 学会等名
      RQI-Online 2020/21
    • 国際学会
  • [学会発表] The Unruh effect from GWs in Rindler and Kasner spacetime2020

    • 著者名/発表者名
      Yuuki Sugiyama, Kazuhiro Yamamoto, Tsutomu Kobayashi
    • 学会等名
      Japan General Relativity and Gravitation (ONLINE JGRG)
    • 国際学会
  • [学会発表] 4次元リンドラー時空とカスナー時空におけるディラック場の真空の量子もつれ2020

    • 著者名/発表者名
      上田和茂, 山本一博, 樋口淳, 南岳, Ar Rohim
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
  • [学会発表] 光学振動子系における重力による量子もつれ2020

    • 著者名/発表者名
      松村央, 山本一博
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会

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公開日: 2021-12-27  

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