論文の概要: Do black holes store negative entropy?

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/1807.06753v7
• Date: Wed, 02 Apr 2025 23:39:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-06 15:40:56.950345
• Title: Do black holes store negative entropy?
• Title（参考訳）: ブラックホールは負のエントロピーを持つか?
• Authors: Koji Azuma, Sathyawageeswar Subramanian, Go Kato,
• Abstract要約: ベッケンシュタイン・ホーキング方程式は、ブラックホールは熱力学の第二法則と互換性を持たせるために、その領域に比例するエントロピーを持つべきであると述べている。 この方程式は、ブラックホール力学の第1法則、量子力学のエントロピー法則、ホーキング放射、地平線近傍の絡み合った対の生成の不整合をもたらす。 ここでは、量子情報の観点からベーケンシュタイン・ホーキング方程式に代わる方程式を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7068557927955383
• License:
• Abstract: The Bekenstein-Hawking equation states that black holes should have entropy proportional to their areas to make black hole physics compatible with the second law of thermodynamics. However, this equation leads to an inconsistency among the first law of black hole mechanics, the entropy conservation law of quantum mechanics, and a heuristic picture for Hawking radiation, creation of entangled pairs near the horizon. Here we propose an equation alternative to the Bekenstein-Hawking equation from the viewpoint of quantum information, to resolve this inconsistency without changing Hawking's original pair-creation picture for the radiation. This argues that the area of any stationary black hole, including Kerr and charged ones, is proportional to the coherent information, which is 'minus' the conditional entropy defined only in the quantum regime, from the outside, to the black hole excluding negative-frequency particles generated by Hawking's pair creation. Our equation suggests that negative-frequency particles inside a black hole behave as if they have `negative' entropy. Our result implies that a black hole stores purely quantum information, rather than classical information, and the area of the event horizon describes the number of Bell pairs that can be distilled between the interior and exterior.
• Abstract（参考訳）: ベッケンシュタイン・ホーキング方程式は、ブラックホールは熱力学の第二法則と互換性を持たせるために、その領域に比例するエントロピーを持つべきであると述べている。 しかし、この方程式はブラックホール力学の第1法則、量子力学のエントロピー保存法則、ホーキング放射のヒューリスティックな図、地平線付近の絡み合ったペアの生成に矛盾をもたらす。 ここでは、量子情報の観点からベーケンシュタイン・ホーキング方程式に代わる方程式を提案し、ホーキングのもともとの対生成図を変えることなく、この矛盾を解決する。 このことは、カーや荷電粒子を含む静止ブラックホールの領域は、量子状態において外からホーキングの対生成によって生じる負の周波数粒子を除くブラックホールまでしか定義されていない条件エントロピーの「ミナス」であるコヒーレント情報に比例すると主張している。 我々の方程式は、ブラックホール内部の負の周波数粒子が「負の」エントロピーを持つかのように振る舞うことを示唆している。 この結果から、ブラックホールは古典的な情報ではなく純粋に量子情報を格納しており、事象の地平線の範囲は内部と外部の間で蒸留できるベル対の数を記述している。

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