C01班の研究概要

量子情報を用いた量子宇宙の基礎理論 (21H05187)

研究代表者:高柳 匡

量子情報と重力理論をつなぐエンタングルメント・エントロピーの幾何学公式(笠-高柳公式)を端緒として、「重力理論の宇宙は量子情報の集合体である」という予想が得られ、世界的に注目されています。C01班の目的は、この予想を素粒子論に量子情報の視点を導入することで発展させ、「極限宇宙」の一つである「宇宙創成のダイナミクス(量子宇宙)」の基礎理論を解明することです。この土台となるのが、「ゲージ重力対応」、つまり「反ドジッター宇宙の重力理論は場の量子論と等価である」という仮説です。ゲージ重力対応は、多くの具体例の検証に耐えた有力な考え方ですが, 何故この対応が生じるのか?という原理の部分は今でも分かっていません。この基礎原理がわかれば, 宇宙が無から創成される機構を解明することが可能になり, 究極の物理法則の構築へと繋がると期待されます。また、反ドジッター宇宙は、負の曲率をもつ宇宙ですが、我々の住んでいる現実世界の宇宙や、宇宙創成の過程ではむしろ正の曲率、すなわちドジッター宇宙となっていると考えられています。本研究では、量子情報理論の手法とゲージ重力対応を組み合わせることで、ゲージ重力対応の基礎原理をまず明らかにし、次に、それをヒントに反ドジッター宇宙を超えて、ドジッター宇宙のような、より一般の宇宙に対してゲージ重力対応を大きく拡張することで、量子宇宙の基礎理論をひも解いていきます。

C01のメンバー構成

[研究代表者]
高柳 匡 京都大学基礎物理学研究所・教授

[研究分担者]
奥山 和美 信州大学理学部・教授
杉本 茂樹 京都大学基礎物理学研究所・教授
関野 恭弘 拓殖大学工学部・教授
疋田 泰章 京都大学基礎物理学研究所・特定准教授

[海外研究協力者]
笠 真生 Princeton大学・教授
吉田 紅 Perimeter研究所・教員

[領域ポスドク(研究協力者)]
Ibrahim Akal 京都大学基礎物理学研究所・ポスドク研究員
Jonathan Harper 京都大学基礎物理学研究所・特定研究員

[研究協力者]
上床 隆裕 釧路工業高等専門学校・創造工学科・講師
北村 比孝 立教大学理学部・特別研究員
後藤 郁夏人 理化学研究所・iTHEMS・基礎科学特別研究員
酒井 一博 明治学院大学法学部・准教授
宮下 翔一郎 早稲田大学理工学術院・講師(任期付)
宮地 真路 名古屋大学 理学研究科 YLC 特任助教
佐藤 芳紀 京都大学基礎物理学研究所・湯川特別研究員

[ポスドク研究員]
Shan-Ming Ruan 京都大学基礎物理学研究所・ポスドク研究員
鈴木 健太 京都大学基礎物理学研究所・ポスドク研究員

[大学院生]
魏 子夏 京都大学基礎物理学研究所・大学院生
瀧 祐介 京都大学基礎物理学研究所・大学院生
小川 順生 京都大学基礎物理学研究所・大学院生
川本 大志 京都大学基礎物理学研究所・大学院生
鈴木 優樹 京都大学基礎物理学研究所・大学院生
津田 崇史 京都大学基礎物理学研究所・大学院生
土井 一輝   京都大学基礎物理学研究所・大学院生