Przejdź do treści

Opiekun naukowy:

Dr hab. inż. Zygmunt Bąk, Prof. UJD

Katedra Fizyki Teoretycznej

E-mail:  z.bak@ujd.edu.pl

 

Dziedzina nauk ścisłych i przyrodniczych

Dyscyplina: nauki fizyczne

 

Kwantowa informacja w ogólnej teorii względności

Od niedawna, informacja kwantowa zaczęła być szeroko i dogłębnie badana w kontekście wpływu efektów grawitacyjnych (przy zakrzywionej czasoprzestrzeni) na zjawisko splątania kwantowego i konsekwencji z tego wynikających. Badania tego typu mogą pozwolić na rzucenie nowego światła na zawiły świat relacji kwantowego opisu rzeczywistości i ogólnej teorii względności.  W wyniku badań łączących świat relatywistki i kwantowej informacji pokazano między innymi, że informacja kwantowa „grawituje” co wpływa na filozoficzne podstawy teorii informacyjnej. Ponadto efekty grawitacyjne mają nietrywialny wpływ na działanie technologii kwantowych. Fundamentalne przewidywania kwantowej teorii pola (zawartość cząstkowa pól kwantowych jest zależna od obserwatora) ma niebagatelne znaczenie w kontekście także efektów zakrzywionej czasoprzestrzeni.  W szczególności, w czarnych dziurach pole kwantowe jest w stanie próżni obserwatora spadającego swobodnie, podczas gdy pole to będzie w stanie termalnym obserwatora znajdującego się na zewnątrz horyzontu zdarzeń (tzw. efekt Hawkinga).  Badanie korelacji kwantowych w takich przypadkach jest użyteczne nie tylko w kwantowej teorii informacji ale także przy zagadnieniu paradoksu informacyjnego czarnych dziur oraz entropii tych obiektów. Celem niniejszych badań jest dogłębna analiza korelacji kwantowych między obserwatorami dla uogólnionych regularnych (pozbawionych osobliwości czasoprzestrzennych) czarnych dziur. W szczególności,  rozpatrzyć należy efekty nielokalności indukowanej pomiarem, zbadanie wpływu efektu Hawkinga dla regularnych czarnych dziur na redystrybucję splątania kwantowego, a także na niezgodę kwantową (amg. quantum discord).  W ramach badań rozpatrzona zostanie także nieoznaczoność entropiczna dla efektu Hawkinga w wyżej wymienionych obiektach. Przewidziane działania naukowe planuje się prowadzić w ściślej współpracy z naukowcami z Uniwersytetu Purdue, USA.

 

Quantum information in the general theory of relativity

Recently, quantum information has become widely and deeply studied subject regarding influence of the gravitational effects (in the case of the curved spacetime) on the quantum entanglement and its consequences. Such investigations may shed a new light on the complex relationships between quantum description of reality and the general theory of relativity. As a result of the research that combines relativistic and quantum domains, it has been shown, among others, that quantum information „gravitates” and affects philosophical foundations of the information theory. Moreover, gravitational effects have non-trivial influence on the performance of the quantum technologies. The fundamental prediction of the quantum field theory (the particle content depends on the observer) is of great importance to the effects of the curved spacetime.  In particular, in the black holes, the quantum field is in the vacuum state for the free-falling observer while being in the thermal state for the observer outside of the event horizon (the so-called Hawking effect). Analysis of the quantum correlations in these cases is useful not only within the theory of quantum information but also in the case of the black hole information paradox and the entropy of these objects. The goal of the discussed research activities is a deep analysis of the quantum correlations between the observers for generalized regular black holes (black holes without the spacetime singularities). In particular, the following effects should be considered: the measurement-induced nonlocality, the effect of Hawking radiation on entanglement redistribution for regular black holes, and its quantum discord. In the following research, the entropic uncertainty of the objects mentioned above will also be investigated.