論文の概要: Quantum-information diagnostics of cosmological perturbations with nontrivial sound speed in inflation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.21755v1
• Date: Thu, 23 Apr 2026 15:05:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-24 14:40:06.670068
• Title: Quantum-information diagnostics of cosmological perturbations with nontrivial sound speed in inflation
• Title（参考訳）: インフレーションにおける非自明な音速を持つ宇宙的摂動の量子情報診断
• Authors: Shi-Cheng Liu, Lei-Hua Liu, Bichu Li, Hai-Qing Zhang, Peng-Zhang He,
• Abstract要約: 非自明な音速を持つ宇宙摂動の量子情報診断について検討する。 初期宇宙の絡み合い構造には、非自明な音速が明瞭で特定可能な量子情報信号を残していることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.22413990748989
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In this work, we systematically investigate the quantum-information diagnostics of cosmological perturbations with a nontrivial sound speed, utilizing a normalized open two-mode squeezed-state framework. Rather than introducing new observables, our analysis focuses on how a modified sound speed dynamically reshapes the Schrödinger evolution of the squeezing parameters ($r_k$ and $φ_k$). We demonstrate how these dynamical changes are inherited by the reduced density matrix of the observable sector. By employing a sound-speed-resonance parametrization, we derive and evaluate the purity, von Neumann entropy, Rényi entropies, and logarithmic negativity. To overcome the intrinsic multiscale stiffness of the post-inflationary equations, we introduce a bounded variable $x = \tanh r_k$ as a partial regularization, which enables reliable numerical simulations exclusively within the inflationary regime. Our numerical results reveal that a nontrivial sound speed significantly suppresses the purity of the reduced state, indicating enhanced effective mixedness. Simultaneously, it strongly amplifies and modulates both the entropic and entanglement diagnostics. More precisely, a nontrivial sound speed postpones the onset of classicality by modulating the decoherence process. Ultimately, we show that a nontrivial sound speed leaves distinct and identifiable quantum-information signatures within the entanglement structure of the early universe.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,非自明な音速を持つ宇宙的摂動の量子情報診断を,正規化されたオープン2モード圧縮状態フレームワークを用いて体系的に検討する。 我々の分析は、新しい観測値を導入するのではなく、修正された音速がスクイーズパラメータ(r_k$および$φ_k$)のシュレーディンガー進化を動的に再現する方法に焦点を当てている。 これらの動的変化は観測可能なセクターの密度行列によってどのように受け継がれるかを示す。 音速共振パラメトリゼーションを用いて、純度、フォン・ノイマンエントロピー、レニーエントロピー、対数ネガティビティを導出し、評価する。 インフレーション後の方程式の本質的な多スケール剛性を克服するため、偏正則化として有界変数$x = \tanh r_k$を導入し、インフレーション系内でのみ信頼性のある数値シミュレーションを可能にする。 数値解析の結果,非自明な音速は低減状態の純度を著しく抑制し,有効混合性の向上が示唆された。 同時に、エントロピーとエンタングルメントの診断を強く増幅し、調節する。 より正確には、非自明な音速はデコヒーレンス過程を変調することによって古典性の開始を延期する。 最終的に、非自明な音速は、初期宇宙の絡み合い構造の中に、識別可能な量子情報シグネチャを残していることを示す。

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