ブラックホールのエントロピーと負の比熱に対する量子情報物理学的観点に基づく研究

基于量子信息物理视角的黑洞熵和负比热研究

• 批准号: 18J20057
• 负责人: 山口 幸司
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J20057/
• 关键词: 相対論的量子情報; 量子情報; 量子通信; ブラックホール; 量子カオス系; 純粋化パートナー; 量子情報カプセル; エンタングルメント

量子場などの相対論的対象についての量子情報的物理学の研究分野である相対論的量子情報の分野では、Unruh-DeWitt（UdW）測定器模型と呼ばれるものが頻繁に用いられる。この模型では、第一量子化された系（測定器）と量子場との相互作用により、量子場の性質を測定器によって間接的に調べ、また測定器の情報を量子場に書き込むことができる。本研究では、曲がった時空におけるUdW測定器のダイナミクスの新しい双対性を発見した。応用例として量子場から量子もつれを取り出すプロトコルの解析を行い、共形変換で繋がりあう無限個の異なる時空において取り出せる量子もつれの量が同じになることを示した。また、量子場を介した通信における受信機・送信機をUdW測定器でモデル化することで、量子場を介した通信プロトコルの解析も行った。前年度の研究を更に発展させ、本研究では量子場中の非局所相関に記憶された情報のキャリア（量子情報カプセルと呼ぶ）を同定する公式を発見した。また、この解析を通して非局所的な相関を利用して情報の伝達効率を向上させる新しい通信プロトコルを発見した。系の可換測量の測定値を調べることで、二つの異なる状態を区別することができる。すなわち、二つの状態における可換測量の期待値の差を、状態を区別する操作におけるシグナルとみなすことができる。一方で、量子力学においては一般に不可避的な確率的な揺らぎがあり、これらはノイズとして働きうる。この研究ではふたつの状態における可換測量の分散の和をノイズと定義し、状態の区別可能性において重要な役割を果たすシグナル-ノイズ比に着目した。量子情報理論において頻繁に用いられる状態の「近さ」の指標である忠実度という量を用い、任意の可換測量に対して成り立つシグナル-ノイズ比の上限を与える不等式を証明した。この不等式は先行研究において示されていた不等式よりもタイトである。

The physics of quantum information in quantum field theory is divided into two fields. The field of quantum information in quantum field theory is divided into two fields. The Unruh-DeWitt (UdW) detector model is used frequently. This model is based on the first quantization system (detector) and the interaction between quantum field and detector. In this study, we found a new dual-phase property of UdW detector. For example, the quantum field can be obtained by analyzing the quantum field, transforming it conformally, and obtaining the quantum field by analyzing the quantum field. The quantum field is the medium of communication, and the receiver and transmitter are the analytical devices. The research of the previous year has been further developed. In this study, the formula for determining the identity of non-local related information in quantum fields is presented. For example, the analysis of information and communication technology is not only related to the use of information and communication technology, but also related to the development of communication technology. The measurement value of the system can be adjusted, and the difference between the two states can be adjusted. The difference between the expected value of the interchangeable measurement and the difference between the expected value of the interchangeable measurement and the difference between the expected value of the interchangeable measurement and the difference between the expected value of the interchangeable measurement and the difference between the expected value of the interchangeable measurement. A party, quantum mechanics, is generally unavoidable. This study focuses on the importance of the state of commutative measurement and the possibility of distinguishing between states. Quantum information theory is used frequently, and the index of "nearness" of the state is proved by the inequality of "loyalty" and "arbitrary commutative measurement". The inequality is studied first.

项目成果

Theorems on Entanglement Typicality in Non-equilibrium Dynamics

非平衡动力学中纠缠典型性定理

• DOI: 10.7566/jpsj.88.064002
• 发表时间: 2019
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan
• 影响因子: 1.7
• 作者: Hotta Masahiro;Yamaguchi Koji;Yamaguchi Koji
• 通讯作者: Yamaguchi Koji

Building block approach to asymptotic symmetries in general relativity

广义相对论中渐近对称性的构建方法

• 发表时间: 2021
• 作者: Yuta Otsuka;Hirokazu Tsukaya;Koji Yamaguchi
• 通讯作者: Koji Yamaguchi

Partner formula for an arbitrary moving mirror in 1+1 dimensions

1 1 维任意移动镜的伙伴公式

• DOI: 10.1103/physrevd.101.024003
• 发表时间: 2020
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Tomitsuka Takeshi;Yamaguchi Koji;Hotta Masahiro
• 通讯作者: Hotta Masahiro

Partners and Quantum Information Capsule

合作伙伴和量子信息胶囊

• 发表时间: 2019
• 作者: Yuta Otsuka;Hirokazu Tsukaya;Koji Yamaguchi;大塚祐太 綿引雅昭 芳賀健 酒井達也 塚谷裕一;Koji Yamaguchi;大塚祐太 綿引雅昭 芳賀健 酒井達也 塚谷裕一;Koji Yamaguchi
• 通讯作者: Koji Yamaguchi

Quantum Information Capsule and Information Delocalization

量子信息舱与信息离域

• 发表时间: 2019
• 作者: Yuta Otsuka;Hirokazu Tsukaya;Koji Yamaguchi;大塚祐太 綿引雅昭 芳賀健 酒井達也 塚谷裕一;Koji Yamaguchi;大塚祐太 綿引雅昭 芳賀健 酒井達也 塚谷裕一;Koji Yamaguchi;Koji Yamaguchi
• 通讯作者: Koji Yamaguchi