論文の概要: Spin systems as quantum field theories in inflationary universe: A study with Unruh-DeWitt detectors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.04086v1
- Date: Wed, 07 May 2025 02:58:29 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-08 19:07:35.960026
- Title: Spin systems as quantum field theories in inflationary universe: A study with Unruh-DeWitt detectors
- Title（参考訳）: インフレーション宇宙における量子場理論としてのスピン系:ウンルー・デウィット検出器を用いた研究
- Authors: Shunichiro Kinoshita, Keiju Murata, Daisuke Yamamoto, Ryosuke Yoshii,
- Abstract要約: スピン系でシミュレートされたインフレーション宇宙における量子場理論(QFT)の熱的性質を探索する手法を提案する。
検出器はスピン点数の適切なパワーでQFTの結果に応答することを示した。
- 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: We propose a method to probe the thermal properties of quantum field theory (QFT) in an inflationary universe simulated by spin systems. Our previous work (arXiv:2410.07587) has demonstrated that QFT of Majorana fermions in an arbitrary two-dimensional spacetime can be mapped onto a spin system. In this study, we apply this mapping to investigate the thermal properties of an inflationary universe. An interaction between a quantum field and a detector allows one to extract information about the quantum field from the excitation probability of the detector, known as the Unruh-DeWitt detector. In an inflationary universe with Hubble constant $H$, the excitation probability of an Unruh-DeWitt detector follows a thermal distribution with temperature $H/(2\pi)$, indicating that a static observer in the inflationary universe perceives a thermal field. We consider a spin system corresponding to QFT in an inflationary universe and introduce a single spin interacting with this system as an Unruh-DeWitt detector. We demonstrate that the detector response asymptotically approaches the result of QFT with an appropriate power of the number of spin sites. Since the dynamics of spin systems can be implemented on programmable quantum simulation platforms, our study offers a concrete route toward experimentally probing the thermal properties of an inflationary universe in controlled quantum settings. This highlights the potential of quantum technologies to emulate and investigate aspects of quantum field theory in curved spacetimes.
- Abstract（参考訳）: スピン系でシミュレートされたインフレーション宇宙における量子場理論(QFT)の熱的性質を探索する手法を提案する。
我々の以前の研究 (arXiv:2410.07587) は、任意の二次元時空におけるマヨラナフェルミオンのQFTがスピン系にマッピング可能であることを示した。
本研究では、このマッピングを用いて、インフレーション宇宙の熱的性質を解析する。
量子場と検出器の間の相互作用により、ウンルー・デウィット検出器として知られる検出器の励起確率から量子場に関する情報を抽出することができる。
ハッブル定数$H$のインフレーション宇宙では、ウンルー・デウィット検出器の励起確率は温度$H/(2\pi)$の温度分布に従っており、インフレーション宇宙の静的観測者が熱場を知覚していることを示している。
インフレーション宇宙におけるQFTに対応するスピン系を考察し、この系と相互作用する単一のスピンをウンルー・デウィット検出器として導入する。
検出応答は, スピンサイト数の適切なパワーでQFTの結果に漸近的に接近することを示した。
スピンシステムのダイナミクスはプログラム可能な量子シミュレーションプラットフォーム上で実装できるため、我々の研究は、制御された量子環境におけるインフレーション宇宙の熱的性質を実験的に検証するための具体的な経路を提供する。
これは、曲がった時空における場の量子論の側面をエミュレートし、研究する量子技術のポテンシャルを強調している。
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