論文の概要: Intrinsic Entropy of Squeezed Quantum Fields and Nonequilibrium Quantum
Dynamics of Cosmological Perturbations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.02757v1
- Date: Wed, 6 Oct 2021 13:43:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-12 08:20:37.377108
- Title: Intrinsic Entropy of Squeezed Quantum Fields and Nonequilibrium Quantum
Dynamics of Cosmological Perturbations
- Title（参考訳）: 圧縮量子場の固有エントロピーと宇宙論的摂動の非平衡量子力学
- Authors: Jen-Tsung Hsiang and Bei-Lok Hu
- Abstract要約: 宇宙論的摂動のエントロピーは 量子システムの 枠組みで扱うことで研究できる
パラメトリック量子場の共分散行列要素を計算し、密度行列要素の進化を解く。
圧縮された閉系のエントロピーがゼロである理由を明確に示すが、生成した粒子数に比例する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Density contrasts in the universe are governed by scalar cosmological
perturbations which, when expressed in terms of gauge-invariant variables,
contain a classical component from scalar metric perturbations and a quantum
component from inflaton field fluctuations. It has long been known that the
effect of cosmological expansion on a quantum field amounts to squeezing. Thus
the entropy of cosmological perturbations can be studied by treating them in
the framework of squeezed quantum systems. Entropy of a free quantum field is a
seemingly simple yet subtle issue. In this paper, as different from previous
treatments, we tackle this issue with a fully developed nonequilibrium quantum
field theory formalism for such systems. We compute the covariance matrix
elements of the parametric quantum field and solve for the evolution of the
density matrix elements and the Wigner functions, and, from them, derive the
von Neumann entropy. We then show explicitly why the entropy for the squeezed
yet closed system is zero, but is proportional to the particle number produced
upon coarse-graining out the correlation between the particle pairs. We also
construct the bridge between our quantum field-theoretic results and those
using probability distribution of classical stochastic fields by earlier
authors. From this we can see the clear advantages of the quantum
field-theoretical approach over the stochastic classical field treatment since
the latter misses out in some important quantum properties, such as
entanglement and coherence, of the quantum field.
- Abstract（参考訳）: 宇宙の密度コントラストは、ゲージ不変変数で表されるとき、スカラー計量摂動の古典成分とインフロン場ゆらぎの量子成分を含むスカラー宇宙論的摂動によって制御される。
量子場への宇宙展開の影響は、長い間、スクイーズに等しいことが知られている。
したがって、宇宙論的摂動のエントロピーは、それらを圧縮された量子系の枠組みで扱うことで研究することができる。
自由場のエントロピーは一見単純だが微妙な問題である。
本稿では,従来の処理と異なり,このようなシステムに対する非平衡量子場理論の定式化によってこの問題に対処する。
パラメトリック量子場の共分散行列要素を計算し、密度行列要素とウィグナー関数の進化を解き、それらからフォン・ノイマンのエントロピーを導出する。
次に, 圧縮・閉系のエントロピーがゼロである理由を明確に示すが, 粒子対間の相関関係を粗粒化することによって生じる粒子数に比例する。
また,量子場理論の結果と,初期の著者による古典確率場の確率分布との橋渡しも構築した。
このことから、量子場の絡み合いやコヒーレンスといったいくつかの重要な量子特性において後者が欠落しているため、確率的古典場処理に対する量子場理論的なアプローチの明確な利点を見ることができる。
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