論文の概要: A quantum information method for early universe with non-trivial sound speed

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.04011v1
• Date: Sun, 05 Oct 2025 03:01:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-07 16:52:59.394513
• Title: A quantum information method for early universe with non-trivial sound speed
• Title（参考訳）: 非自明な音速を持つ初期宇宙の量子情報法
• Authors: Shi-Cheng Liu, Lei-Hua Liu, Bichu Li, Hai-Qing Zhang, Peng-Zhang He,
• Abstract要約: 我々はアルノルニ反復と組み合わされたオープン量子系の手法を用いて、初期の宇宙のクリロフ複雑性を研究する。 開2モード圧縮状態におけるパラメータ $r_k$ と $phi_k$ の進化方程式を導出する。 我々の数値的な結果は、クリロフ複雑性が時空背景の膨大な拡大のために一定値に飽和しないことを示唆している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.22413990748989
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Many quantum gravitational frameworks, such as DBI inflation, k-essence, and effective field theories obtained by integrating out heavy modes, can lead to a non-trivial sound speed. Meanwhile, our universe can be described as an open system. Under the non-trivial sound speed, we employ the method of open quantum systems combined with Arnoldi iterations to study the Krylov complexity throughout the early universe, including the inflationary, radiation-dominated, and matter-dominated epochs. A key ingredient in our analysis is the open two-mode squeezed state formalism and the generalized Lanczos algorithm. To numerically compute the Krylov complexity, we are the first time to derive the evolution equations for the parameters $r_k$ and $\phi_k$ within an open two-mode squeezed state. Our results indicate that the Krylov complexity exhibits a similar trend in both the standard case and the case with non-trivial sound speed. To distinguish between these two scenarios, we also investigate the Krylov entropy for completeness. The evolution of the Krylov entropy shows a clear difference between the standard case and the non-trivial sound speed case. Furthermore, based on the behavior of the Lanczos coefficients, we find that the case of non-trivial sound speed behaves as a maximally chaotic system. However, our numerical results suggest that the Krylov complexity does not saturate to a constant value due to the huge expansion of spacetime background. This study offers a new perspective for exploring the early universe through the quantum information.
• Abstract（参考訳）: DBIインフレーション、k-エッセンス、重モードを組み込んだ有効場理論などの多くの量子重力フレームワークは、非自明な音速をもたらす。 一方、我々の宇宙はオープンシステムとして記述できる。 非自明な音速の下では、アルノルニ反復と組み合わされたオープン量子系の手法を用いて、インフレーション、放射支配、物質支配エポックを含む初期の宇宙のクリロフ複雑性を研究する。 解析において重要な要素は開二モード圧縮状態形式と一般化されたランツォスアルゴリズムである。 クリロフ複雑性を数値計算するために、開2モード圧縮状態におけるパラメータ $r_k$ と $\phi_k$ の進化方程式を導出するのは初めてである。 以上の結果から,Krylov複雑性は標準の場合と非自明な音速の場合の両方に類似した傾向を示した。 これら2つのシナリオを区別するために、完全性に対するクリロフエントロピーについても検討する。 クリロフエントロピーの進化は、標準の場合と非自明な音速の場合との明確な違いを示している。 さらに、Laczos係数の挙動に基づいて、非自明な音速の場合を最大カオス系として振る舞う。 しかし、我々の数値的な結果は、クリロフ複雑性が時空背景の膨大な拡大のために一定値に飽和しないことを示唆している。 この研究は、量子情報を通じて初期の宇宙を探索するための新しい視点を提供する。

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