A “Gravitáció, kvantummezők és információ” (GQFI) független kutatócsoport célja, amelyet dr. Michal P. Heller vezetésével, az általános relativitáselmélet, a kvantumtérelmélet és a kvantuminformációelmélet közötti, az utóbbi években feltárt lenyűgöző kölcsönhatás feltárása, felhasználva a holográfia (AdS/CFT), a soktest-fizika, a fekete lyukak és más területek meglátásait.
A GQFI néhány motiváló kérdése a következő:
- A téridő dinamikai geometriáját, és így magát a gravitációt is, mint emergens kvantum-többtest jelenséget érthetjük meg, az “It from Qubit” szellemében? És milyen szerepet játszanak ebben az összefüggésben az olyan kvantuminformációs fogalmak, mint az összefonódás és a komplexitás?
- A sok összetevőből álló kvantumrendszerek köztudottan nagyon összetettek, és szimulálásukhoz nagy teljesítményű számítógépekre van szükség. Felhasználhatjuk-e a tenzorhálózatok új ötleteit arra, hogy hatékony módot találjunk arra, hogy ezeket a rendszereket számítógépen modellezzük?
- A fekete lyukak az egyetlen ismert objektumok a természetben, amelyekben egyszerre érvényesül a kvantumelmélet és az általános relativitáselmélet, és ezért a kvantumgravitáció igazi “elméleti laboratóriumaként” szolgálnak. Használhatjuk-e a holográfia és az algebrai kvantumtérelmélet eszközeit arra, hogy fényt derítsünk ezekre a titokzatos objektumokra, és talán felfedjük a belsejüket?
- Hogyan segítenek az új módszerek és összefüggések az olyan kiegyenlítődési folyamatok modellezésében, mint amilyenek az atommagok ultraenergetikus ütközéseiben játszódnak le az RHIC és az LHC gyorsítókban?
Itt van néhány konkrét kutatási projekt, amelyet a GQFI jelenleg folytat:
Komplexitás a kvantumtérelméletben
A holográfia kontextusában a “komplexitás” kvantuminformáció-elméleti fogalma feltételezhetően kódol bizonyos gravitációs mennyiségeket (különösen a fekete lyukak belsejében lévő téridőre vonatkozókat). Csoportunk tagjai úttörő munkát végeztek annak érdekében, hogy ezt az elképzelést a kvantumtérelméletekben pontosítani lehessen, és folytatjuk ennek az újszerű mennyiségnek a vizsgálatát különböző modellekben .
Tenzorhálózatok
A tenzorhálózatok rendkívül hasznos eszközök bizonyos kvantumállapotok ábrázolására, és érdekes geometriai tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek gyümölcsöző analógiákhoz vezettek a holográfiával. Különösen a MERA tenzorhálózat, amely természetesen alkalmas 1D kritikus rendszerek (CFT-k által leírt) reprezentálására, 2D negatívan görbült geometriával rendelkezik, és feltételezések szerint leírja az AdS/CFT megfelelés bizonyos aspektusait. Hasznosak lehetnek-e a gravitáció és a holográfia meglátásai ennek a kapcsolatnak az erősítéséhez, vagy új, erősebb tenzorhálózatok kialakításához komplex kvantumrendszerek szimulálásához, például a szimmetrikus aspektusok kihasználásával?
Entanglement structure & modular flow
We are investigating the properties of modular (entanglement) Hamiltonians for low dimensional systems . Különösen a lokalitásból a folyamatos nem-lokalitásba való átmenet megértésére összpontosítottunk a moduláris áramlásban. Ez új betekintést nyújthat az ömlesztett rekonstrukció problémájába a holográfiában.
Fekete lyukak belseje & a tűzfalparadoxon
Az ADS/CFT különösen hasznos keretet biztosít a tűzfalparadoxon vizsgálatához , egy 40 éves rejtély, amely a gravitáció és a kvantumelmélet egyesítésére tett kísérleteink középpontjában áll. A holográfia és az algebrai kvantumtérelmélet meglátásait alkalmazzuk, hogy megvilágítsuk, hogyan lehet rekonstruálni a fekete lyuk belsejét, valamint az összefonódás és a téridőgeometria között kialakuló kapcsolatot .
Egyensúlytól eltérő dinamika
Az egyensúlytól eltérő kvantumdinamika számos probléma szempontjából releváns, beleértve az erős erővel leírt, az atommagok ultraenergetikus ütközéseiben reprodukált, erősen gerjesztett ősmagi anyag fizikáját. Az AdS/CFT lehetővé teszi számunkra, hogy modellezzük ezeket az ütközéseket, és számos érdekes fenomenológiai tanulsághoz vezetett az atomfizikában. A holografikus módszereken túlmenően kvantum soktestű rendszereket (pl. spinláncokat) szimulálunk tenzorhálózati algoritmusokkal (1+1)D-ben is, hogy a termikus kvantumtérelmélet dinamikájának tulajdonságait kinyerjük. Meg akarjuk érteni a kvark-gluon plazmák modelljeinek kiegyenlítődését, a tenzorhálózatok és a nagyenergiájú fizika határterületén lévő ötletek felhasználásával.
Más tevékenységek
A GQFI számos más tevékenységet folytat, amelyek célja az együttműködés, a kommunikáció és a fizika iránti általános érdeklődés előmozdítása. Hetente virtuális szemináriumsorozatot tartunk–egy innovatív formátum, amely lehetővé teszi számunkra, hogy a világ minden tájáról származó kutatók különböző előadásait közvetítsük, miközben csökkentjük a szénlábnyomunkat. Más csoportok érdeklődő kutatói is bekapcsolódhatnak és interaktívan részt vehetnek (kérdéseket tehetnek fel stb.), az előadásokat pedig később felkerülnek a YouTube-csatornánkra, így bárki szabadon, bármikor megtekintheti őket. Évente kétszer aktuális “GQFI Workshop”-ot is rendezünk; a korábbi események linkjei az oldal jobb oldalán találhatók. Ezenkívül csoportunk tagjai különböző ismeretterjesztő tevékenységekben vesznek részt, mint például a helyi Tudomány Napja rendezvények, és egy kutatási blog. A legfrissebb hírek és fejlemények nyomon követéséhez nézze meg Twitter feedünket!
A csoportunk legtöbb publikációja megtalálható az INSPIRE-HEP-en.
H. A. Camargo, M. P. Heller, R. Jefferson, J. Knaute, arXiv:1904.02713
H. A. Camargo, P. Caputa, D. Das, M. P. Heller, R. Jefferson, Phys. Rev. Lett. 122, 081601 (2019), arXiv:1807.07075.
S Singh, NA McMahon, and GK Brennen, Physical Review D 97, 026013 (2018), arXiv:1702.00392.
P. Fries, I. A. Reyes, arXiv:1905.05768.
P. Fries, I. A. Reyes, arXiv:1906.02207
R. Jefferson, arXiv:1901.01149.
R. Jefferson, SciPost Phys. 6, 042 (2019), arXiv:1811.08900.
W. Florkowski, M. P. Heller, M. Spalinski, Rep. Prog. Phys. 81, 4 (2017), arXiv:1707.02282.