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2023 年度 実績報告書

量子情報で繋ぐブラックホールのミクロ・マクロ描像の研究

公募研究

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
研究課題/領域番号 22H05265
研究機関日本大学

研究代表者

玉岡 幸太郎  日本大学, 文理学部, 助教 (30848354)

研究期間 (年度) 2022-06-16 – 2024-03-31
キーワード量子情報 / ホログラフィー原理 / AdS/CFT対応 / 量子エンタングルメント
研究実績の概要

量子操作として、正弦二乗変形やその一般化などを組み合わせた量子クエンチを考えた。
重力双対を持つ場の理論 (Holographic CFT) に対してこれらのクエンチを考えることで、文字通りワームホールやブレーンの形を変形させることを考えた。また、比較のために同様のクエンチを通常の量子スピン系に対しても行なった。結果として、従来のAdS/CFT対応では見られない興味深い現象が多く現れることが分かった。
通常の holographic CFT において、系の局所的な励起の時間発展を考えると、量子情報量の時間発展は自由場などが従う準粒子描像から逸脱する。しかしながら、上述の量子操作で生成した局所的な励起状態は、通常の(2次元) holographic CFT のHamiltonian による時間発展に対して準粒子描像に従うことが分かった。また、2次元 holographic CFT は通常2体量子相関の寄与が支配的だと期待されているが、上述の量子操作の後では、ワームホール時空がある種の3体量子相関を持つことが明らかになった。これらの操作の一般化を用いることで、ワームホール時空を”分解”することができることも示唆している。さらに、ブレーンを含む時空 (境界状態) に対して同種の変形を考えることで、笠-高柳公式などで導入される時空の cutoff surface をどのように取るべきか、などに関しても新しい知見を得ることができた。これらの量子操作は、高いエネルギーの励起状態や直積状態から2次元CFTの真空状態(の部分系) を構成するためにも用いることができることが明らかになった。

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。

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。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] KITS(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      KITS
  • [国際共同研究] Princeton University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Princeton University
  • [国際共同研究] APCTP(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      APCTP
  • [雑誌論文] Scrambling and recovery of quantum information in inhomogeneous quenches in two-dimensional conformal field theories2024

    • 著者名/発表者名
      Goto Kanato、Nozaki Masahiro、Ryu Shinsei、Tamaoka Kotaro、Tan Mao Tian
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 6 ページ: 023001

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.6.023001

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Spatial deformation of many-body quantum chaotic systems and quantum information scrambling2024

    • 著者名/発表者名
      Goto Kanato、Guo Taozhi、Nosaka Tomoki、Nozaki Masahiro、Ryu Shinsei、Tamaoka Kotaro
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 109 ページ: 054301

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.109.054301

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] ホログラフィーと量子情報2024

    • 著者名/発表者名
      玉岡 幸太郎
    • 学会等名
      OIST mini meeting:異分野融合による新たな科学の創造
    • 招待講演
  • [学会発表] Sine square deformation and black hole in AdS/CFT2023

    • 著者名/発表者名
      玉岡 幸太郎
    • 学会等名
      Tensor Network 2023
    • 招待講演
  • [学会発表] Linearity of mixed state measures and entanglement wedge cross section2023

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Tamaoka
    • 学会等名
      ExU-YITP Workshop on Holography, Gravity and Quantum Information
    • 国際学会
  • [学会発表] Generalized entanglement entropies based on holography2023

    • 著者名/発表者名
      玉岡 幸太郎
    • 学会等名
      場の理論と弦理論 2023
    • 招待講演
  • [学会発表] Some candidates of atypical black hole microstates2023

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Tamaoka
    • 学会等名
      Recent Developments in Quantum Physics of Black Holes 2023
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2024-12-25  

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