論文の概要: Non-perturbative simple-generated interactions with a quantum field for
arbitrary Gaussian states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.01141v5
- Date: Fri, 14 Apr 2023 14:59:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-17 17:15:32.792250
- Title: Non-perturbative simple-generated interactions with a quantum field for
arbitrary Gaussian states
- Title（参考訳）: 任意のガウス状態に対する場の非摂動的単純生成相互作用
- Authors: Erickson Tjoa
- Abstract要約: 我々は、非摂動モデルに関連する相対論的量子チャネルを、量子場のガウス状態の非常に大きなクラスを含むように拡張する。
非真空ガウス状態を含むすべての物理結果は、真空状態との相互作用の観点から言い換えることができることを示す。
これらの非摂動モデルでは、R'enyiエントロピーの正確な計算を行うことができる。
- 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: In this work we first collect and generalize several existing
non-perturbative models for the interaction between a single two-level qubit
detector and a relativistic quantum scalar field in arbitrary curved
spacetimes, where the time evolution is given by simple-generated unitaries,
i.e., those generated by Schmidt rank-1 interaction Hamiltonians. We then
extend the relativistic quantum channel associated to these non-perturbative
models to include a very large class of Gaussian states of the quantum field,
that includes an arbitrary combinations of coherent and squeezing operations
(i.e., Gaussian operations) on the field. We show that all physical results
involving the non-vacuum Gaussian states can be rephrased in terms of
interaction with the vacuum state but with Gaussian operators applied to the
field operators via the adjoint channel, effectively giving a "Fourier
transformed" interpretation of the Gaussian operations in terms of the causal
propagators in spacetime. Furthermore, we show that in these non-perturbative
models it is possible to perform exact computation of the R\'enyi entropy and
hence, via the replica trick, the von Neumann entropy for the field state after
the interaction with the detector, without making any assumptions about the
purity of the joint initial states of the detector and the field. This gives us
a three-parameter family of "generalized cat states" of the field whose
entropies are finite and exactly computable.
- Abstract（参考訳）: この研究において、我々はまず、1つの2レベル量子ビット検出器と任意の曲線時空における相対論的量子スカラー場の間の相互作用に関する既存の非摂動モデルを集め、一般化する。
次に、これらの非摂動モデルに付随する相対論的量子チャネルを拡張して、場のコヒーレントおよびスクイーズ操作(すなわちガウス演算)の任意の組み合わせを含む、量子場のガウス状態の非常に大きなクラスを含む。
非真空ガウス状態を含むすべての物理結果は真空状態との相互作用の観点から表現できるが、ガウス作用素は随伴チャネルを介して場作用素に適用され、時空における因果プロパゲータの観点からガウス作用素の「フーリエ変換」解釈が効果的に得られることを示す。
さらに、これらの非摂動モデルでは、r\'enyiエントロピーの正確な計算が可能であり、それゆえ、レプリカトリックにより、検出器と相互作用した後の場状態のフォン・ノイマンエントロピーは、検出器とフィールドの結合初期状態の純度を仮定することなく可能であることを示した。
これにより、エントロピーが有限で正確に計算可能な場の「一般化された猫状態」の3パラメータ族が得られる。
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