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2020 年度 実績報告書

量子エンタングルメントの視点からの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 19K14721
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, 特定研究員 (20782882)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード場の理論 / 量子情報 / 量子エンタングルメント / ゲージ重力対応 / 素粒子論
研究実績の概要

本研究の目的は、場の量子論のエンタングルメント(量子もつれ)という視点から、量子重力理論の有力候補である超弦理論において重要な役割を果たすホログラフィック双対性についての理解を深め、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3本の論文を学術雑誌に出版した。
場の量子論における相互情報量について研究した。相互情報量とはエンタングルメントエントロピーからつくられる量子情報理論における重要な量である。エンタングルメントエントロピーが1つの部分系と他の部分系の間のエンタングルメントの度合いを測るのに対して、相互情報量は2つの部分系間の相関を測る量である。自由スカラー場理論において、2つの遠く離れた領域間の相互情報量の新しい計算方法を開発し、この相互情報量について新しい性質を発見した。この計算方法は特に数値計算に適している。今回新しく開発した計算方法を使うと相互情報量を直接数値計算で計算することができるので従来の方法に比べて計算量を大幅に減らすことができる。
また場の量子論におけるpseudo entropyについて研究した。Pseudo entropyはエンタングルメントエントロピーを一般化した量であり、Pseudo entropyのホログラフィック双対は時間方向に変化するユークリッド時空でのシンプルな幾何学的な量になりホログラフィック双対性を理解するために重要な量である。本研究では自由スカラー場などでpseudo entropyを計算する一般的な方法を確立し、様々な性質を調べた。
また加速運動する鏡のホログラフィック双対性について研究した。加速運動する鏡は曲がった時空上の場の量子論でよく解析されるもので、ブラックホールの蒸発と類似した性質を持つものであり、この研究はブラックホールの蒸発のホログラフィック双対性の性質の解明に役立つだろう。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020 その他

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

  • [国際共同研究] Max-Planck-Institut for Physics(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Max-Planck-Institut for Physics
  • [雑誌論文] Pseudo Entropy in Free Quantum Field Theories2021

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

      Physical Review Letter

      巻: 126 ページ: 081601-1~6

    • 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] Entanglement Entropy in a Holographic Moving Mirror and the Page Curve2021

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

      Physical Review Letter

      巻: 126 ページ: 061604-1~7

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.126.061604

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Direct Calculation of Mutual Information of Distant Regions2020

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

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2009 ページ: 1-21

    • DOI

      10.1007/JHEP09(2020)182

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Pseudo entropy in free scalar field theory2020

    • 著者名/発表者名
      Noburo Shiba
    • 学会等名
      YITP Workshop Strings and Fields 2020
    • 国際学会

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公開日: 2022-12-28  

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