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2021 年度 実績報告書

場の量子論における量子情報理論的手法とホログラフィー原理への応用

研究課題

研究課題/領域番号 19F19813
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 AKAL IBRAHIM  京都大学, 基礎物理学研究所, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2019-11-08 – 2022-03-31
キーワードブラックホール / ゲージ重力対応 / 共形場理論 / 量子エンタングルメント
研究実績の概要

本年度の研究では、外国人特別研究員のAkalと高柳は、昨年度に引き続き、動く鏡の模型(Moving Mirror Model)を中心テーマとした。昨年度の研究で、ブラックホールのHawking輻射の模型として動く鏡の模型を解釈すると、ブラックホール蒸発過程を考えるとエンタングルメント・エントロピーが、始めは上昇し、途中で下降に転じゼロとなるという、ページ曲線を導出できることが分かった。この動く鏡の模型は共形場理論で定義されており、重力は一見入っていないように見える。しかし、本年度の研究では、ブレーンワールドの考え方を取り入れることで、運動する鏡が、実は一次元高い重力理論とみなせることを利用して、この模型が、2次元共形場理論と2次元ブラックホールの重力理論が接している状況と等価であることを見出した。さらに、この重力理論のダイナミクスはリュービル理論で記述することができることも導出した。また、これまで鏡は1枚だけある状況を解析してきたが、鏡が2枚ある場合は、ブラックホールが二つある状況と解釈でき興味深い。本研究では、鏡が二つある場合も共形場理論の共形変換をうまく利用することでこの問題を解析的に記述することができることを見出し、エンタングルメント・エントロピーの時間発展を計算した。この研究成果をまとめて、Class.Quant.Grav.誌に出版した。
また、Akal氏は、彼の単著のプレプリントで、ブラックホールの蒸発過程で、アイランド公式で記述される輻射のエントロピーについて考察を行った。ブラックホールのエントロピーは、一般化された第二法則を満たすが、アイランド公式のエントロピーはそれを満たさない。これはアイランド公式のエントロピーは、fine-grainedなエントロピー、ブラックホールのエントロピーはcoarse-grainedなエントロピーであることを議論した。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Harvard大学/Stanford大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Harvard大学/Stanford大学
  • [雑誌論文] Holographic moving mirrors2021

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

      Classical and Quantum Gravity

      巻: 38 ページ: 224001~224001

    • DOI

      10.1088/1361-6382/ac2c1b

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantum connections2021

    • 著者名/発表者名
      Hartnoll Sean、Sachdev Subir、Takayanagi Tadashi、Chen Xie、Silverstein Eva、Sonner Julian
    • 雑誌名

      Nature Reviews Physics

      巻: 3 ページ: 391~393

    • DOI

      10.1038/s42254-021-00319-0

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] A new generalization of entanglement entropy2022

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Takayanagi
    • 学会等名
      Colloquium, ICTS, India
    • 国際学会 / 招待講演
  • [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
      Nordic remote HET seminar
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Holography and Quantum Information2021

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Takayanagi
    • 学会等名
      Plenary Talk at IRCHEP 1400, Iran
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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