2024/04/18 更新

写真b

ウガジン トモノリ
宇賀神 知紀
UGAJIN Tomonori
*大学が定期的に情報更新している項目(その他は、researchmapの登録情報を転載)
所属*
理学部 物理学科
理学研究科 物理学専攻 博士課程後期課程
理学研究科 物理学専攻 博士課程前期課程
職名*
准教授
研究キーワード
  • 量子情報理論

  • ホログラフィー原理

  • 超弦理論

  • 担当科目*
    学内職務経歴*
    • 2023年9月 - 現在 
      理学部   物理学科   准教授
    • 2023年9月 - 現在 
      理学研究科   物理学専攻 博士課程前期課程   准教授
    • 2023年9月 - 現在 
      理学研究科   物理学専攻 博士課程後期課程   准教授
     

    研究分野

    • 自然科学一般 / 素粒子、原子核、宇宙線、宇宙物理にする理論  / 素粒子論

    経歴

    • 2023年9月 - 現在 
      立教大学   理学部 物理学科   准教授

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    • 2020年4月 - 2023年9月 
      京都大学   白眉センター   特定助教

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      国名:アメリカ合衆国

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    • 2019年9月 - 2020年3月 
      ペンシルバニア大学   物理学科   博士研究員

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      国名:アメリカ合衆国

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    • 2017年9月 - 2019年8月 
      沖縄科学技術大学院大学   博士研究員

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      国名:日本国

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    • 2014年9月 - 2017年8月 
      カリフォルニア大学サンタバーバラ校   カブリ理論物理学研究所   博士研究員

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      国名:アメリカ合衆国

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    • 2014年4月 - 2014年8月 
      東京大学   大学院理学系研究科   日本学術振興会特別研究員(PD)

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    • 2012年4月 - 2014年3月 
      東京大学   大学院理学系研究科   日本学術振興会特別研究員(DC2)

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    学歴

    • 2009年4月 - 2014年3月 
      東京大学   大学院理学系研究科   物理学専攻

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    受賞

    • 2018年10月  
      日本物理学会  若手奨励賞(素粒子論領域) 

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    論文

    • Holographic local operator quenches in BCFTs

      Taishi Kawamoto, Takato Mori, Yu ki Suzuki, Tadashi Takayanagi, Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2022 ( 5 )   2022年5月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      We present a gravity dual of local operator quench in a two-dimensional CFT with conformal boundaries. This is given by a massive excitation in a three-dimensional AdS space with the end of the world brane (EOW brane). Due to the gravitational backreaction, the EOW brane gets deformed in a nontrivial way. We show that the energy-momentum tensor and entanglement entropy computed from the gravity dual and from the BCFT in the large c limit match perfectly. Interestingly, this comparison avoids the folding of the EOW brane in an elegant way.

      DOI: 10.1007/JHEP05(2022)060

      Scopus

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    • A comment on a fine-grained description of evaporating black holes with baby universes

      Iizuka, Norihiro, Miyata, Akihiro, Ugajin, Tomonori

      JHEP09   158 - 158   2022年

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

      DOI: 10.1007/JHEP09(2022)158

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    • Product of random states and spatial (half-)wormholes

      Kanato Goto, Yuya Kusuki, Kotaro Tamaoka, Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2021 ( 10 )   2021年10月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      Abstract

      We study how coarse-graining procedure of an underlying UV-complete quantum gravity gives rise to a connected geometry. It has been shown, quantum entanglement plays a key role in the emergence of such a geometric structure, namely a smooth Einstein-Rosen bridge. In this paper, we explore the possibility of the emergence of similar geometric structure from classical correlation, in the AdS/CFT setup. To this end, we consider a setup where we have two decoupled CFT Hilbert spaces, then choose a random typical state in one of the Hilbert spaces and the same state in the other. The total state in the fine-grained picture is of course a tensor product state, but averaging over the states sharing the same random coefficients creates a geometric connection for simple probes. Then, the apparent spatial wormhole causes a factorization puzzle. We argue that there is a spatial analog of half-wormholes, which resolves the puzzle in the similar way as the spacetime half-wormholes.

      DOI: 10.1007/jhep10(2021)205

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      その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1007/JHEP10(2021)205/fulltext.html

    • 場の量子論と量子情報-相対エントロピーとその応用 査読有り

      西岡 辰磨, 宇賀神 知紀

      日本物理学会誌76 ( 07 ) 435 - 443   2021年7月

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      記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本物理学会  

      <p>量子情報理論は,量子エンタングルメントという古典論には現れない量子論の非局所性を特徴付ける重要な概念を,情報量として定量化してその性質を研究する学問である.量子情報理論はその名が示すとおり量子物理学と情報理論の交差点であり,両分野のアイデアを取り込みながら急速に発展している.一方で近年は量子情報理論で培われた概念や手法を,素粒子論,物性論,一般相対論などの基礎物理学に応用するという新しいアプローチが登場し,目覚ましい成果を上げている.</p><p>場の量子論への量子情報理論的なアプローチにおいて,これまでは1つの量子状態の量子情報量を測るエンタングルメント・エントロピーの研究が中心であったが,最近は相対エントロピーとよばれる2つの量子状態の間の差を測る量子情報量の重要性が徐々に認識されるようになってきた.相対エントロピーは常に非負であり,また2つの量子状態が等しい場合にのみゼロとなることから,与えられた量子状態の空間上の「距離」のような役割を果たす.相対エントロピーは非負値性に加えてあるクラスの量子操作の下で単調性を示すなどのよい性質をもっている.</p><p>これらの一般的な性質は,場の量子論を含む量子多体系に適用したとき,そのダイナミクスに強い制限を与えることが最近の研究でわかってきた.例えば2つの量子状態を上手く選ぶことで,相対エントロピーの「非負値性」から熱力学第二法則を導出することができる.同様の手法を用いると,ある空間領域の中に詰め込むことができる物質場のもつ(エンタングルメント)エントロピーに上限(Bekenstein限界)を与えることができる.相対エントロピーのもう1つの重要な性質である「単調性」もまた場の量子論に適用した際に,平均化されたヌル・エネルギー条件や,<i>C</i>-定理などの著しい結果を導く.一般に,場の量子論では局所的なエネルギー密度は正とは限らない.しかし平均化されたヌル・エネルギー条件は,エネルギー密度をある空間領域にわたって積分したものが正であることを主張する.また<i>C</i>-定理は粗視化の下で理論の変化を記述するくりこみ群のフローに対して強い制限を与える.</p><p>ほかにも量子重力理論におけるホログラフィー原理や,時間に依存する系への相対エントロピーの応用も盛んに議論されている.AdS/CFT対応は反de Sitter時空(AdS)上の重力理論と,その境界上に住んでいる(重力を含まない)共形場理論(CFT)が等価になることを主張する.どのようにCFTから重力理論が創発されるのかは不明であったが,共形場理論における相対エントロピーを使うとAdS時空上の重力のダイナミクスを読み取れることがわかりつつある.またスクランブリングとよばれる,熱平衡状態における量子情報の急速な脱局所化現象が,ブラックホールの情報喪失問題や非平衡系において本質的な役割を果たすが,この現象を検出する手段としての有用性も指摘されている.</p>

      DOI: 10.11316/butsuri.76.7_435

      CiNii Article

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    • Spectrum of end of the world branes in holographic BCFTs 査読有り

      Masamichi Miyaji, Tadashi Takayanagi, Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2021 ( 6 )   2021年6月

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      <title>A<sc>bstract</sc>
      </title>We study overlaps between two regularized boundary states in conformal field theories. Regularized boundary states are dual to end of the world branes in an AdS black hole via the AdS/BCFT. Thus they can be regarded as microstates of a single sided black hole. Owing to the open-closed duality, such an overlap between two different regularized boundary states is exponentially suppressed as <inline-formula><alternatives><tex-math>$$ \left\langle \left.{\psi}_a\right|{\psi}_b\right\rangle \sim {e}^{-O\left({h}_{ab}^{\left(\min \right)}\right)} $$</tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
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      <mml:mi>a</mml:mi>
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      <mml:mi>ψ</mml:mi>
      <mml:mi>b</mml:mi>
      </mml:msub>
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      </mml:mfenced>
      <mml:mo>∼</mml:mo>
      <mml:msup>
      <mml:mi>e</mml:mi>
      <mml:mrow>
      <mml:mo>−</mml:mo>
      <mml:mi>O</mml:mi>
      <mml:mfenced>
      <mml:msubsup>
      <mml:mi>h</mml:mi>
      <mml:mi>ab</mml:mi>
      <mml:mfenced>
      <mml:mo>min</mml:mo>
      </mml:mfenced>
      </mml:msubsup>
      </mml:mfenced>
      </mml:mrow>
      </mml:msup>
      </mml:math></alternatives></inline-formula>, where <inline-formula><alternatives><tex-math>$$ {h}_{ab}^{\left(\min \right)} $$</tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
      <mml:msubsup>
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      </mml:mfenced>
      </mml:msubsup>
      </mml:math></alternatives></inline-formula> is the lowest energy of open strings which connect two different boundaries <italic>a</italic> and <italic>b</italic>. Our gravity dual analysis leads to <inline-formula><alternatives><tex-math>$$ {h}_{ab}^{\left(\min \right)} $$</tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
      <mml:msubsup>
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      <mml:mo>min</mml:mo>
      </mml:mfenced>
      </mml:msubsup>
      </mml:math></alternatives></inline-formula> = <italic>c/</italic>24 for a pure AdS<sub>3</sub> gravity. This shows that a holographic boundary state is a random vector among all left-right symmetric states, whose number is given by a square root of the number of all black hole microstates. We also perform a similar computation in higher dimensions, and find that <inline-formula><alternatives><tex-math>$$ {h}_{ab}^{\left(\min \right)} $$</tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
      <mml:msubsup>
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      <mml:mi>ab</mml:mi>
      <mml:mfenced>
      <mml:mo>min</mml:mo>
      </mml:mfenced>
      </mml:msubsup>
      </mml:math></alternatives></inline-formula> depends on the tensions of the branes. In our analysis of holographic boundary states, the off diagonal elements of the inner products can be computed directly from on-shell gravity actions, as opposed to earlier calculations of inner products of microstates in two dimensional gravity.

      DOI: 10.1007/jhep06(2021)023

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      その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1007/JHEP06(2021)023/fulltext.html

    • Entanglement between two gravitating universes

      Vijay Balasubramanian, Arjun Kar, Tomonori Ugajin

          2021年4月27日

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      We study two disjoint universes in an entangled pure state. When only one
      universe contains gravity, the path integral for the $n^{\text{th } }$ R\'enyi
      entropy includes a wormhole between the $n$ copies of the gravitating universe,
      leading to a standard "island formula" for entanglement entropy consistent with
      unitarity of quantum information. When both universes contain gravity,
      gravitational corrections to this configuration lead to a violation of
      unitarity. However, the path integral is now dominated by a novel wormhole with
      $2n$ boundaries connecting replica copies of both universes. The analytic
      continuation of this contribution involves a quotient by $\mathbb{Z}_n$ replica
      symmetry, giving a cylinder connecting the two universes. When entanglement is
      large, this configuration has an effective description as a "swap wormhole", a
      geometry in which the boundaries of the two universes are glued together by a
      "swaperator". This description allows precise computation of a generalized
      entropy-like formula for entanglement entropy. The quantum extremal surface
      computing the entropy lives on the Lorentzian continuation of the cylinder/swap
      wormhole, which has a connected Cauchy slice stretching between the universes
      -- a realization of the ER=EPR idea. The new wormhole restores unitarity of
      quantum information.

      researchmap

      その他リンク: http://arxiv.org/pdf/2104.13383v1

    • Evaporation of black holes in flat space entangled with an auxiliary universe

      Akihiro Miyata, Tomonori Ugajin

          2021年4月1日

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      We study a thermofield double type entangled state on two disjoint universes
      $A$ and $B$, where one of the universes is asymptotically flat containing a
      black hole. As we increase the entanglement temperature, this black hole
      receives back-reaction from the stress energy tensor of the state. This results
      in lengthening of the wormhole region in the black hole interior, and
      decreasing of its horizon area, both of which are key features of an
      evaporating black hole. We then compute the entanglement entropy on the
      universe $A$ through the island formula, and argue that it naturally follows
      the Page curve of an evaporating black hole in flat space. We also study the
      effects of local operations in the gravitating universe with the black hole. We
      find that they accelerate the evaporation of the black hole, therefore disrupt
      the entanglement between two universes. Furthermore, we observe that depending
      on whether the operation can be regarded as an LOCC or not, the behavior of the
      entanglement entropy changes. In particular, when the operation is made neither
      in the entanglement wedge of the radiation system or that of the black hole,
      the transition between the island phase and the no-island phase can happen
      multiple times.

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      その他リンク: http://arxiv.org/pdf/2104.00183v1

    • Wormholes and holographic decoherence 査読有り

      Takanori Anegawa, Norihiro Iizuka, Kotaro Tamaoka, Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2021 ( 3 )   2021年3月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      <title>A<sc>bstract</sc>
      </title>We study a class of decoherence process which admits a 3 dimensional holographic bulk. Starting from a thermo-field double dual to a wormhole, we prepare another thermo-field double which plays the role of environment. By allowing the energy flow between the original and environment thermo-field double, the entanglement of the original thermo-field double eventually decoheres. We model this decoherence by four-boundary wormhole geometries, and study the time-evolution of the moduli parameters to see the change of the entanglement pattern among subsystems. A notable feature of this holographic decoherence processes is that at the end point of the processes, the correlations of the original thermo-field double are lost completely both classically and also quantum mechanically. We also discuss distinguishability between thermo-field double state and thermo mixed double state, which contains only classical correlations, and construct a code subspace toy model for that.

      DOI: 10.1007/jhep03(2021)214

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      その他リンク: http://link.springer.com/article/10.1007/JHEP03(2021)214/fulltext.html

    • Islands in de Sitter space 査読有り

      Vijay Balasubramanian, Arjun Kar, Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2021 ( 2 )   2021年2月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      <title>A<sc>bstract</sc>
      </title>We consider black holes in 2d de Sitter JT gravity coupled to a CFT, and entangled with matter in a disjoint non-gravitating universe. Tracing out the entangling matter leaves the CFT in a density matrix whose stress tensor backreacts on the de Sitter geometry, lengthening the wormhole behind the black hole horizon. Naively, the entropy of the entangling matter increases without bound as the strength of the entanglement increases, but the monogamy property predicts that this growth must level off. We compute the entropy via the replica trick, including wormholes between the replica copies of the de Sitter geometry, and find a competition between conventional field theory entanglement entropy and the surface area of extremal “islands” in the de Sitter geometry. The black hole and cosmological horizons both play a role in generating such islands in the backreacted geometry, and have the effect of stabilizing the entropy growth as required by monogamy. We first show this in a scenario in which the de Sitter spatial section has been decompactified to an interval. Then we consider the compact geometry, and argue for a novel interpretation of the island formula in the context of closed universes that recovers the Page curve. Finally, we comment on the application of our construction to the cosmological horizon in empty de Sitter space.

      DOI: 10.1007/jhep02(2021)072

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      その他リンク: http://link.springer.com/article/10.1007/JHEP02(2021)072/fulltext.html

    • Geometric secret sharing in a model of Hawking radiation 査読有り

      Vijay Balasubramanian, Arjun Kar, Onkar Parrikar, Gábor Sárosi, Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2021 ( 1 )   2021年1月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      <title>A<sc>bstract</sc>
      </title>We consider a black hole in three dimensional AdS space entangled with an auxiliary radiation system. We model the microstates of the black hole in terms of a field theory living on an end of the world brane behind the horizon, and allow this field theory to itself have a holographic dual geometry. This geometry is also a black hole since entanglement of the microstates with the radiation leaves them in a mixed state. This “inception black hole” can be purified by entanglement through a wormhole with an auxiliary system which is naturally identified with the external radiation, giving a realization of the ER=EPR scenario. In this context, we propose an extension of the Ryu-Takayanagi (RT) formula, in which extremal surfaces computing entanglement entropy are allowed to pass through the brane into its dual geometry. This new rule reproduces the Page curve for evaporating black holes, consistently with the recently proposed “island formula”. We then separate the radiation system into pieces. Our extended RT rule shows that the entanglement wedge of the union of radiation subsystems covers the black hole interior at late times, but the union of entanglement wedges of the subsystems may not. This result points to a secret sharing scheme in Hawking radiation wherein reconstruction of certain regions in the interior is impossible with any subsystem of the radiation, but possible with all of it.

      DOI: 10.1007/jhep01(2021)177

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      その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1007/JHEP01(2021)177/fulltext.html

    • Holographic Rényi relative divergence in JT gravity 査読有り

      Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics (JHEP)2021 ( 5 )   2020年11月11日

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      We holographically compute the R\'enyi relative divergence $D_{\alpha}
      (\rho_{+} || \rho_{-})$ between two density matrices $\rho_{+}, \; \rho_{-}$
      prepared by path integrals with constant background fields $\lambda_{\pm}$
      coupled to a marginal operator in JT gravity. Our calculation is non
      perturbative in the difference between two sources $ \lambda_{+} -\lambda_{-}$.
      When this difference is large, the bulk geometry becomes a black hole with the
      maximal temperature allowed by the R\'enyi index $\alpha$. In this limit, we
      find an analytic expression of the R\'enyi relative divergence, which is given
      by the on shell action of the back reacted black hole plus the contribution
      coming from the discontinuous change of the background field.

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      その他リンク: http://arxiv.org/pdf/2011.05539v1

    • Spin structures and baby universes 査読有り

      Vijay Balasubramanian, Arjun Kar, Simon F. Ross, Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2020 ( 9 )   2020年9月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      <title>A<sc>bstract</sc>
      </title>We extend a 2d topological model of the gravitational path integral to include sums over spin structure, corresponding to Neveu-Schwarz (NS) or Ramond (R) boundary conditions for fermions. This path integral corresponds to a correlator of boundary creation operators on a non-trivial baby universe Hilbert space, and vanishes when the number of R boundaries is odd. This vanishing implies a non-factorization of the correlator, which necessitates a dual interpretation of the bulk path integral in terms of a product of partition functions (associated to NS boundaries) and Witten indices (associated to R boundaries), averaged over an ensemble of theories with varying Hilbert space dimension and different numbers of bosonic and fermionic states. We also consider a model with End-of-the-World (EOW) branes, for which the dual ensemble then includes a sum over randomly chosen fermionic and bosonic states. We propose two modifications of the bulk path integral which restore an interpretation in a single dual theory: (i) a geometric prescription where we add extra boundaries with a sum over their spin structures, and (ii) an algebraic prescription involving “spacetime D-branes”. We extend our ideas to Jackiw-Teitelboim gravity, and propose a dual description of a single unitary theory with spin structure in a system with eigenbranes.

      DOI: 10.1007/jhep09(2020)192

      researchmap

      その他リンク: http://link.springer.com/article/10.1007/JHEP09(2020)192/fulltext.html

    • Entanglement between two disjoint universes 査読有り

      Vijay Balasubramanian, Arjun Kar, Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics (JHEP)02 (2021)   2020年8月12日

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      We use the replica method to compute the entanglement entropy of a universe
      without gravity entangled in a thermofield-double-like state with a disjoint
      gravitating universe. Including wormholes between replicas of the latter gives
      an entropy functional which includes an "island" on the gravitating universe.
      We solve the back-reaction equations when the cosmological constant is negative
      to show that this island coincides with a causal shadow region that is created
      by the entanglement in the gravitating geometry. At high entanglement
      temperatures, the island contribution to the entropy functional leads to a
      bound on entanglement entropy, analogous to the Page behavior of evaporating
      black holes. We demonstrate that the entanglement wedge of the non-gravitating
      universe grows with the entanglement temperature until, eventually, the
      gravitating universe can be entirely reconstructed from the non-gravitating
      one.

      DOI: 10.1007/JHEP02(2021)136

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      その他リンク: http://arxiv.org/pdf/2008.05274v2

    • Perturbative expansions of Rényi relative divergences and holography 査読有り

      Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2020 ( 6 )   2020年6月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      DOI: 10.1007/jhep06(2020)053

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    • Towards an entanglement measure for mixed states in CFTs based on relative entropy 査読有り

      Tadashi Takayanagi, Tomonori Ugajin, Koji Umemoto

      Journal of High Energy Physics2018 ( 10 )   2018年10月

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      Relative entropy of entanglement (REE) is an entanglement measure of bipartite mixed states, defined by the minimum of the relative entropy S((AB) ||sigma(AB) ) between a given mixed state (AB) and an arbitrary separable state sigma(AB) . The REE is always bounded by the mutual information I-AB = S((AB) ||(A) circle times (B)) because the latter measures not only quantum entanglement but also classical correlations. In this paper we address the question of to what extent REE can be small compared to the mutual information in conformal field theories (CFTs). For this purpose, we perturbatively compute the relative entropy between the vacuum reduced density matrix AB0 on disjoint subsystems A B and arbitrarily separable state sigma(AB) in the limit where two subsystems A and B are well separated, then minimize the relative entropy with respect to the separable states. We argue that the result highly depends on the spectrum of CFT on the subsystems. When we have a few low energy spectrum of operators as in the case where the subsystems consist of finite number of spins in spin chain models, the REE is considerably smaller than the mutual information. However in general our perturbative scheme breaks down, and the REE can be as large as the mutual information.

      DOI: 10.1007/jhep10(2018)166

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    • Chaos and relative entropy 査読有り

      Yuya O. Nakagawa, Gábor Sárosi, Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2018 ( 7 )   2018年7月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      DOI: 10.1007/jhep07(2018)002

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    • Modular Hamiltonians of excited states, OPE blocks and emergent bulk fields 査読有り

      Gábor Sárosi, Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2018 ( 1 )   2018年1月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      DOI: 10.1007/jhep01(2018)012

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    • Mutual information of excited states and relative entropy of two disjoint subsystems in CFT 査読有り

      Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2017 ( 10 )   2017年10月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      DOI: 10.1007/jhep10(2017)184

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    • Numerical calculations on the relative entanglement entropy in critical spin chains 査読有り

      Yuya O Nakagawa, Tomonori Ugajin

      Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment2017 ( 9 ) 093104 - 093104   2017年9月22日

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:IOP Publishing  

      DOI: 10.1088/1742-5468/aa85c1

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      その他リンク: http://stacks.iop.org/1742-5468/2017/i=9/a=093104?key=crossref.fbdd76e38be70ea8b2541a39620c4fb9

    • (Non-adiabatic) string creation on nice slices in Schwarzschild black holes 査読有り

      Andrea Puhm, Francisco Rojas, Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2017 ( 4 )   2017年4月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      DOI: 10.1007/jhep04(2017)156

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    • Relative entropy of excited states in conformal field theories of arbitrary dimensions 査読有り

      Gábor Sárosi, Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2017 ( 2 )   2017年2月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      DOI: 10.1007/jhep02(2017)060

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    • Relative entropy of excited states in two dimensional conformal field theories 査読有り

      Gábor Sárosi, Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2016 ( 7 )   2016年7月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      DOI: 10.1007/jhep07(2016)114

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    • Finite size effect on dynamical entanglement entropy: CFT and holography

      Gautam Mandal, Ritam Sinha, Tomonori Ugajin

          2016年4月26日

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      Time-dependent entanglement entropy (EE) is computed for a single interval in
      two-dimensional conformal theories from a quenched initial state in the
      presence of spatial boundaries. The EE is found to be periodic in time with
      periodicity equal to the system size $L$. For large enough $L$, the EE shows a
      rise to a thermal value (characterized by a temperature $1/\beta$ determined by
      the initial state), followed by periodic returns to the original value. This
      works irrespective of whether the conformal field theory (CFT) is rational or
      irrational. For conformal field theories with a holographic dual, the large $c$
      limit plays an essential role in ensuring that the EE computed from the CFT is
      universal (independent of the details of the CFT and of boundary conditions)
      and is exactly matched by the holographic EE. The dual geometry is computed and
      it interpolates between a BTZ black hole at large $L$ and global AdS at large
      $\beta$.

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      その他リンク: http://arxiv.org/pdf/1604.07830v1

    • Holographic entanglement and causal shadow in time-dependent Janus black hole 査読有り

      Yūki Nakaguchi, Noriaki Ogawa, Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2015 ( 7 )   2015年7月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      DOI: 10.1007/jhep07(2015)080

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      その他リンク: http://link.springer.com/content/pdf/10.1007/JHEP07(2015)080.pdf

    • Supersymmetric Rényi entropy in five dimensions 査読有り

      Naofumi Hama, Tatsuma Nishioka, Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2014 ( 12 )   2014年12月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      DOI: 10.1007/jhep12(2014)048

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    • Two dimensional quantum quenches and holography

      Tomonori Ugajin

          2013年11月11日

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      We propose a holographic realization of quantum quenches in two dimensional
      conformal field theories. In particular, we discuss time evolutions of
      holographic entanglement entropy in these backgrounds and compare them with CFT
      results. The key ingredient of the construction is an introduction of a
      spacetime boundary into bulk geometries, which is the gravity counterpart of a
      boundary state in the dual CFT. We consider several examples, including local
      quenches and an inhomogeneous quench which is dual to fusion of two black
      string into the third one.

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      その他リンク: http://arxiv.org/pdf/1311.2562v1

    • An entropy formula for higher spin black holes via conical singularities 査読有り

      Per Kraus, Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2013 ( 5 )   2013年5月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      DOI: 10.1007/jhep05(2013)160

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      その他リンク: http://link.springer.com/article/10.1007/JHEP05(2013)160/fulltext.html

    • Thermodynamical Property of Entanglement Entropy for Excited States 査読有り

      Jyotirmoy Bhattacharya, Masahiro Nozaki, Tadashi Takayanagi, Tomonori Ugajin

      Physical Review Letters110 ( 9 )   2013年3月1日

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Physical Society (APS)  

      DOI: 10.1103/physrevlett.110.091602

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      その他リンク: http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevLett.110.091602/fulltext

    • Central charges for BCFTs and holography 査読有り

      Masahiro Nozaki, Tadashi Takayanagi, Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2012 ( 6 )   2012年6月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      DOI: 10.1007/jhep06(2012)066

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      その他リンク: http://link.springer.com/article/10.1007/JHEP06(2012)066/fulltext.html

    • Soliton stars as holographic confined Fermi liquids 査読有り

      Jyotirmoy Bhattacharya, Noriaki Ogawa, Tadashi Takayanagi, Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2012 ( 2 )   2012年2月

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      In this paper, we study a holographic dual of a confined Fermi liquid state by putting a charged fluid of fermions in the AdS soliton geometry. This can be regarded as a confined analogue of electron stars. Depending on the parameters such as the mass and charge of the bulk fermion field, we found three different phase structures when we change the values of total charge density at zero temperature. In one of the three cases, our confined solution (called soliton star) is always stable and this solution approaches to the electron star away from the tip. In both the second and third case, we find a confinement/deconfinement phase transition. Moreover, in the third one, there is a strong indication that the soliton star decays into an inhomogeneous solution. We also analyze the probe fermion equations (in the WKB approximation) in the background of this soliton star geometry to confirm the presence of many Fermi-surfaces in the system.

      DOI: 10.1007/jhep02(2012)137

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      その他リンク: http://link.springer.com/article/10.1007/JHEP02(2012)137/fulltext.html

    • Holographic Fermi surfaces and entanglement entropy 査読有り

      Noriaki Ogawa, Tadashi Takayanagi, Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2012 ( 1 )   2012年1月

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      We argue that Landau-Fermi liquids do not have any gravity duals in the purely classical limit. We employ the logarithmic behavior of entanglement entropy to characterize the existence of Fermi surfaces. By imposing the null energy condition, we show that the specific heat always behaves anomalously. We also present a classical gravity dual which has the expected behavior of the entanglement entropy and specific heat for non-Fermi liquids.

      DOI: 10.1007/jhep01(2012)125

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      その他リンク: http://link.springer.com/article/10.1007/JHEP01(2012)125/fulltext.html

    • Holographic conductivity in disordered systems 査読有り

      Shinsei Ryu, Tadashi Takayanagi, Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2011 ( 4 )   2011年4月

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      掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      DOI: 10.1007/jhep04(2011)115

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      その他リンク: http://link.springer.com/article/10.1007/JHEP04(2011)115/fulltext.html

    • Measuring black hole formations by entanglement entropy via coarse-graining 査読有り

      Tadashi Takayanagi, Tomonori Ugajin

      Journal of High Energy Physics2010 ( 11 )   2010年11月

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      記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

      We argue that the entanglement entropy offers us a useful coarse-grained entropy in time-dependent AdS/CFT. We show that the total von-Neumann entropy remains vanishing even when a black hole is created in a gravity dual, being consistent with the fact that its corresponding CFT is described by a time-dependent pure state. We analytically calculate the time evolution of entanglement entropy for a free Dirac fermion on a circle following a quantum quench. This is interpreted as a toy holographic dual of black hole creations and annihilations. It is manifestly free from the black hole information problem.

      DOI: 10.1007/jhep11(2010)054

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      その他リンク: http://link.springer.com/article/10.1007/JHEP11(2010)054/fulltext.html

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    共同研究・競争的資金等の研究

    • 量子情報を用いた量子ブラックホールの内部の物理学の解明

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      飯塚 則裕, 宇賀神 知紀, 寺嶋 靖治, 野海 俊文, 重森 正樹

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      2021年9月 - 2026年3月

      課題番号:21H05184

      配分額:76440000円 ( 直接経費:58800000円 、 間接経費:17640000円 )

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    • 共形場理論における相対エントロピーとその様々な分野への応用

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      宇賀神 知紀

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      2020年3月 - 2025年3月

      課題番号:19K14716

      配分額:3250000円 ( 直接経費:2500000円 、 間接経費:750000円 )

      量子エンタングルメントとブラックホール内部の関係性について研究した。特にブラックホールのアイランド公式は、ブラックホールの微視的な状態と、ホーキング放射の間の量子相関が、ブラックホール内部の時空構造を決定してしまうことを示唆する。その応用として、我々の最近の論文 では、二つの全く繋がりのないブラックホール A,B を用意し、それらの間の量子相関を大きくしていった場合に、(独立だった)A,B の内部がアインシュタインローゼン橋でつながることを、アイランド公式の観点から示した。このことは量子相関という情報理論的な概念が、アインシュタインローゼン橋という時空の幾何学的な構造と、一般相対論のダイナミクスを通じて直接対応していることを示している(ER = EPR対応)

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    • Higher spin black holeの研究

      日本学術振興会  科学研究費助成事業 

      宇賀神 知紀

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      2012年 - 2013年

      課題番号:12J09062

      配分額:2000000円 ( 直接経費:2000000円 )

      higher spin理論は重力場とスピンが3以上の零質量の場が結合した系を記述する理論である。
      このような理論は非常に曲がった空間上の弦理論の有効理論であることが期待され、非常に注目を集めている。4次元以上ではその運動方程式は大変複雑であるが、3次元ではある種のChern Simons理論により記述することができ、取り扱いが容易である。
      このような理論におけるブラックホール解(higher spinブラックホール)を研究することで、弦理論におけるブラックホールをよりよく理解できることが期待される。3次元におけるHigher spinブラックホール解はいくつか発見されているが、今までそのエントロピーを計算する公式は知られていなかった。私はhigher spinブラックホールのエントロピー公式を発見し、それが正しい熱力学第一法則を満たすことを発見した。ところでhigher spinブラックホールの因果構造についてはその定義も含めてよくわかっていない。この間題を解決するために、ブラックホールの事象の地平面の内側の情報を反映する、量子クエンチにおけるエンタングルメントエントロピーの時間発展を議論した。特に一般的な量子クエンチに対応する時空を構成する方法を提案し、その時空における極小曲面の面積からエンタングルメントエントロピーの時間発展が計算できることを示した。

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