[論文レビュー] Magical Chaotic Cosmological Islands: Generating Page Curve to solve Black Hole Information loss problem from Cosmological Chaos -- Complexity connection

Sayantan Choudhury, Satyaki Chowdhury+7 more|arXiv (Cornell University)|Dec 21, 2020

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 9

ひとこと要約

この論文は、FLRW時空におけるブラックホール蒸発において、量子極小島（Quantum Extremal Islands）を用いて、宇宙論的複雑性、量子カオス（OTOCを介して）、および量子補正付きエンタングルメントエントロピーの新しい接続を提案し、ページ曲線を再現する。宇宙論的カオス—スリッピング量子状態に符号化されたもの—が、AdSおよびdSの両背景においてユニタリ情報回復を可能にし、島にインspiredされた宇宙論によって、ブラックホール情報損失問題を解決する。

ABSTRACT

Recently in various theoretical works, a path-breaking progress has been made to recover the well known Page Curve of an evaporating black hole with the help of Quantum Extremal Surfaces (QES) aka Islands, which was mainly proposed to solve the long-standing black hole information loss problem related to the unitarity issue. Motivated by this outstanding concept, in this work, we study the crucial role of Quantum Extremal Islands to reproduce the Page Curve in the presence of negative (AdS) and positive (dS) Cosmological Constant with radiation in the background of Friedmann-Lema$\hat{i}$tre-Robertson-Walker (FLRW) space-time with the help of squeezed quantum state originated cosmological complexity. Without using any explicit details of the gravitational theoretical model, we establish a closed connecting relationship among cosmological complexity, a measure of quantum chaos i.e., Out-of-Time Ordered Correlators (OTOC) and quantum corrected entanglement entropy of evaporating black hole in the presence of Cosmological Islands. This alternative effective treatment finally helps us to reproduce to the most desired Page Curve in Island inspired Cosmology to preserve the black hole information loss issue. On top of this, the present treatment helps us to interpret the explicit role of quantum chaos inside the evaporating black holes in the presence of Cosmological Islands.

研究の動機と目的

• 正および負の宇宙定数を有する宇宙論的設定において、量子極小島を活用してブラックホール情報損失問題に対処すること。
• 蒸発するブラックホールにおける宇宙論的複雑性、量子カオス（OTOCで測定）、および補正付きエンタングルメントエントロピーの間の閉じた関係を確立すること。
• 明示的な重力的ダイナミクスに依存せずに、有効な量子状態形式を用いて、島にインspiredされた宇宙論においてページ曲線を再現すること。

提案手法

• FLRW時空における宇宙論的複雑性をモデル化するために、スリッピング量子状態形式を用いる。
• 宇宙論的島の存在下で、量子カオス（時系列外相関関数）とエンタングルメントエントロピーとの間の関係を導入する。
• 量子極小表面（QES）の枠組みを用いて、AdSおよびdSの両背景における量子補正付きエンタングルメントエントロピーを計算する。
• 明示的な重力的モデルの詳細を回避する有効場理論的扱いを採用し、量子情報測度に焦点を当てる。
• 宇宙論的複雑性、OTOC、エンタングルメントエントロピーの間の閉形式の関係を確立し、ページ曲線を再現する。
• 量子カオスと宇宙論的複雑性の相互作用が、ブラックホール蒸発におけるユニタリ発展を可能にすることを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 正および負の宇宙定数を有する宇宙論的時空において、島のパラダイムを用いてページ曲線をどのように再現できるか？
• RQ2 OTOCで測定された量子カオスは、宇宙論的島を有する蒸発的ブラックホールの情報回復メカニズムにおいて果たす役割は何か？
• RQ3 スリッピング量子状態から生じる宇宙論的複雑性は、エンタングルメントエントロピーおよびブラックホール蒸発におけるユニタリティとどのように関係するか？

主な発見

• この論文は、AdSおよびdSの両背景において、宇宙論的複雑性、OTOC、量子補正付きエンタングルメントエントロピーの相互作用のみを用いて、ページ曲線を成功裏に再現した。
• 宇宙論的複雑性、量子カオス（OTOC）、エンタングルメントエントロピーの間の閉じた関係が確立され、明示的な重力的ダイナミクスに依存せずにユニタリ発展が可能になった。
• 宇宙論的島の存在が、量子補正を通じてエンタングルメントエントロピーを修正することで、情報回復を可能にし、ユニタリティと整合的である。
• OTOCで測定された量子カオスは、島にインspiredされた宇宙論におけるブラックホール蒸発の初期段階から最終段階への遷移を媒介する上で、重要な役割を果たす。
• スリッピング量子状態に基づく有効な扱いが、宇宙論的設定におけるブラックホール情報回復の本質的特徴をうまく捉えている。