タイトル：
量子情報量で探るワームホール時空

アブストラクト：
重力理論における古典解であるブラックホールに物質の量子論を結合させて素朴に物理
量を調べると、量子論のユニタリー性を破ったような結果が得られる。これはブラック
ホールの情報喪失問題と呼ばれ、その解決に向けてさまざまな提案がされてきた。
そのような中で近年、ブラックホールの情報喪失問題を解決する試みとして、量子情報
量であるエンタングルメント・エントロピーの新たな公式が導入された。そのような公
式の導出には重力理論の非摂動効果であるワームホール時空への相転移が重要であると
分かってきた。
相転移をプローブする物理量として熱力学では比熱が重要な働きを担っていた。本研究
は、それに対して重力解の相転移はどのような物理量でよく特徴づけられるかという問
題に取り組んだ。我々は熱力学での比熱に類似した量子情報量であるキャパシティを用
いてワームホール時空と重力解の相転移を解析した。
解析の結果として、ブラックホールのトイモデルを通してキャパシティはブラックホー
ルにおけるある種の相転移を鋭く捉えられることが分かった。また、ブラックホールと
物質場を結合させたセットアップのもとでのキャパシティの計算公式を提案し、ブラッ
クホールの高温極限ではワームホール時空でのキャパシティはブラックホールの比熱と
一致することが明らかになった。以上の結果は、キャパシティがワームホール時空の性
質や重力解の相転移を調べる上で有用な量子情報量となっていることを示唆している。