Entangled Scalar and Tensor Fluctuations during Inflation
我们展示了如何选择一个纠缠标量和张量波动的暴胀状态,影响宇宙微波背景的$T$,$E$和$B$模式的角两点关联函数。传播的状态开始与一些一般的二次纠缠精确地解决,导致原始标量,张量张量和标量张量功率谱的预测。这些功率谱表示的一般功能,描述的纠缠结构的初始状态相对于标准的Bunch-Davies真空。我们用一个简单的例子说明了这样的状态将如何修改CMB中的角相关,其中初始状态是远离Bunch-Davies状态的小扰动。由于状态打破了一些旋转对称性,角功率谱不再需要严格对角化。
2016-11-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Entangled states as a probe of early universe history: a Higgs case study
本文以类希格斯势的旁观者标量场为案例,研究暴胀期间纠缠如何将相变特征和暴胀能量尺度印记到宇宙学可观测量上,并分析其在原初功率谱和CMB残差中的可区分性。
2024-05-05 astro-ph.CO gr-qc hep-th
An Entangled Universe
提出早期宇宙暴胀期的量子特征:引力子与暴胀标量场相互作用产生偏振纠缠态,并在视界交叉处通过Bell实验形成可测量的量子印记,指出该特征可通过星系高阶相关函数的晕偏差和内禀对齐进行观测。
2024-03-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Generating scale-invariant tensor perturbations in the non-inflationary universe
人们相信,最近探测到的大张量扰动强烈支持早期宇宙的暴胀场景。这个常识依赖于这样一个假设,即爱因斯坦的广义相对论在早期宇宙中是有效的。在本文中,我们表明,近标度不变的原始张量扰动可以产生在收缩阶段之前的辐射主导的时代,如果引力理论是由标量张量理论修改的时候。尺度不变性保护了张量扰动在大尺度下不受抑制,并且它们可能具有显著的振幅以拟合BICEP 2的结果。我们构造了一个模型来实现这一目的,并证明了宇宙在经过长时间的收缩后可以反弹到热大爆炸,而几乎同时引力理论也通过稳定标量场而接近广义相对论。从理论上讲,如果把引力理论转换到广义相对论的框架下,这种模型与暴胀模型是对偶的。对偶模型通过保角变换联系起来。通过这项研究,我们加强了这样一个观点,即只有共形不变量,如标量和张量扰动是物理的。背景在辐射时间之前是如何演化的取决于框架,没有物理意义。用后来的宇宙学探测器来区分不同的图像是不可能的。
2015-06-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A Bell Experiment in an Entangled Universe
University of Barcelona(巴塞罗那大学);Università degli Studi di Padova(帕多瓦大学);INFN, Sezione di Padova(意大利国家核物理研究所帕多瓦分部);INAF- Osservatorio Astronomico di Padova(意大利国家天体物理研究所帕多瓦天文台);ICREA(加泰罗尼亚高级研究学院)
本文提出早期宇宙中量子特征的可能签名,通过引力子极化纠缠态进行贝尔实验,从而在标量四点相关函数中留下测量印记。
2026-03-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Mode Generating Mechanism in Inflation with Cutoff
在大多数暴胀模型中,时空膨胀到这样的程度,即宇宙尺度的模起源于波长至少比普朗克长度小几个数量级的模。因此,最近的研究证实,对宇宙微波背景扰动的暴胀预测通常对普朗克尺度的假设很敏感。在这里,我们提出了一个框架的场论弯曲的背景与一个合理的类型的紫外线截止。我们发现一个明确的机制,在宇宙膨胀过程中不断产生新的(共动)模式。我们的研究结果允许的CMB扰动谱的预测的数值计算。
2000-09-13 astro-ph gr-qc hep-th
Generating PBHs and small-scale GWs in two-field models of inflation
原始黑洞(PBH)由巨大的原始超密度的引力坍缩产生,可能是观测到的暗物质的一小部分。在本文中,我们介绍了一种机制,产生一个大的原始功率谱(PPS)在两个领域的暴胀模型的特点是两个阶段的基础上一个大的非正则动力学耦合的暴胀。这种机制对于几个双场暴胀模型来说是通用的,因为在暴胀的两个阶段之间的过渡处等曲率扰动会出现暂时的快子不稳定性。我们使用一个扩展的BINGO(双谱和非高斯算子)数值计算了从最大尺度到与PBH相对应的小尺度的原始扰动。此外,我们还数值计算了频率从纳赫兹到千赫兹的二阶标量扰动产生的引力波(SBGW)的随机背景,涵盖了脉冲星定时阵、平方公里阵到爱因斯坦望远镜的观测尺度。我们讨论了它的探测前景,这些建议和即将到来的引力波实验。
2020-08-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Eigenvalue formulation of Stochastic Inflation and application to large perturbation generating inflationary features
Institute for Basic Science(基础科学研究院);University of Nottingham(诺丁汉大学)
本文提出一种自洽的本征值技术求解随机暴胀中e-fold数的概率分布函数,并应用于平坦势和常数漂移势,揭示了PDF的幂律行为和不同势阱下的定性差异。
2026-11-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Generating the curvature perturbation with instant preheating
本文研究了暴胀子末端曲率扰动产生的一种新机制。对原始曲率扰动的主要贡献可能产生于瞬时预热期间。该机制将与光场相关的等曲率扰动转换为曲率扰动,其中“光场”不是暴胀子场。这种机制在暴胀模型中很重要,其中动能在暴胀结束时很重要。我们展示了如何将这种机制应用于各种膜膨胀模型。
2007-02-13 astro-ph hep-ph hep-th
Mutated hilltop inflation revisited
在这项工作中,我们重新调查突变山顶通货膨胀的利弊。应用Hamilton-Jacobi方法,我们求解了暴胀动力学,发现暴胀沿着Lambert函数的${\cal W}_{-1}$分支进行.根据模型参数的不同,突变山顶模型给出了两种暴胀解:一种对应于可观测暴胀过程中的小暴胀子漂移,另一种描述了大场暴胀。曲率扰动的暴胀观测值与当前的数据在很大范围内的模型参数是一致的。小场分支预测张量与标量之比$r\sim \mathcal{O}(10^{-4})$的量可以忽略不计,而大场扇区能够产生张量扰动的高振幅,$r\sim \mathcal{O}(10^{-1})$。此外,谱指数几乎与模型参数无关,伴随着非常小的负标量运行量。最后,我们发现突变山顶暴胀在$αϕ\gg 1$的极限下与暴胀模型的$α$吸引子类非常相似。
2018-05-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Inflationary cosmology from quantum Conformal Gravity
我们分析了量子共形引力的泛函积分,并证明了借助于Hubbard-Stratonovich变换,该作用量可以分解为耦合到标量场的局部二次曲率理论。单圈有效作用量计算表明,度规场的强涨落能够自发地产生一个维度上的变形参数,在破缺相的弱场区,该参数诱导出一个具有引力宇宙学常数的Starobinsky型f(R)模型. Starobinsky的参数和宇宙学常数之间的非平凡的关系突出和宇宙暴胀的影响进行了简要的讨论,并与最近的普朗克和BICEP 2数据进行了比较。
2015-05-10 gr-qc hep-th
Elliptic Inflation: Generating the curvature perturbation without slow-roll
在许多暴胀模型中,暴胀子场不满足慢滚条件。然而,在这样的模型中,往往很难产生的曲率扰动在通货膨胀。因此,为了产生曲率扰动,必须在理论中引入另一个分量。举一个例子,暴胀后的曲率扰动可能主要由曲率引起。然而,我们有一个问题,这是否是不现实的,考虑在没有慢滚的通货膨胀期间的曲率扰动的产生。假设多场暴胀,我们遇到的曲率扰动的产生过程中没有慢滚暴胀。根据定义,沿等势面的势是平坦的,因此我们不必担心对称性。我们还讨论了KKLT模型,在其中,如果在膨胀喉的尖端(而不是在移动的膜)有对称性增强,则提升膨胀方向的修正可能不会成为一个严重的问题。
2006-08-20 astro-ph hep-ph hep-th
New general DBI action, its solution to the paradox of the conversion of kinetic and potential energy in equal rights and their true applications to inflationary cosmology
弦论中的狄拉克-玻恩-因费尔德(DBI)场论是一个重要的场论,它能提供宇宙暴胀的场。同时,它提供了一个产生原始密度扰动的因果机制,从而为宇宙的稠密和稀疏物质分布提供了必要的密度扰动。然而,在弦论中存在着势能与动能等价转换的悖论。因此,我们给出了一种新的广义DBI作用量,它使作用量中的动能和势能能彼此等量转换,即,解决悖论。为此,我们推导出一种新的广义DBI作用量,并将其引入到暴胀宇宙学中计算各种暴胀参数,进一步计算了标量扰动谱和张量标量比,并与Planck + WMAP 9 + BAO数据进行了比较,新的广义DBI暴胀理论所预言的功率谱满足CMB实验的约束条件,即,这与目前的理论和实验观察是一致的。因此,本文的理论符合现有的实验,是对现有理论的补充,也是解释宇宙暴胀的一种新方法。
2021-05-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Quantum-cosmological corrections to inflationary spectra from Gaussian wave packets
Dipartimento di Fisica e Astronomia(物理与天文学系);INFN(意大利国家核物理研究所)
本研究在量子宇宙学框架下,分析暴胀子-引力系统波函数纠缠对暴胀能谱的影响,通过两个简化模型推导解析能谱,发现其与标准半经典能谱的偏差显著大于常规量子引力修正。
2026-08-10 gr-qc hep-th
Operator Product Expansion of Inflationary Correlators and Conformal Symmetry of de Sitter
研究了宇宙学扰动来源于光标量场而非暴胀子的多场暴胀模型。相应的扰动是尺度不变的和特殊的共形不变的。我们利用共形场论的算子乘积展开方法研究了具有de Sitter时代对称性的暴胀关联函数。算子乘积展开在表征暴胀关联函数的两个观测上有趣的极限,即三点相关器的压缩极限和四点相关器的塌陷极限方面特别强大。尽管四点关联函数的形状不是由de Sitter对称性所决定的,但它的确切形状可以在利用算子乘积展开的坍缩极限中找到。利用共形不变性使光场的两点互相关为零,除非光场具有相同的共形权,我们证明了当光场本质上是非高斯的时,与压缩极限中的双谱系数$f_{\rm NL}$和坍缩极限中的三谱系数$τ_{\rm NL}$有关的Suyama-Yamaguchi不等式也成立.事实上,我们表明,不等式是有效的,不管的共形对称性,只是一个后果的基本物理原理,如短距离扩展的运营商产品。观察到强烈违反不等式将对暴胀模型产生深远的影响,因为它意味着多场暴胀不能独立于模型的细节而产生所观察到的波动,或者一些新的非平凡自由度在暴胀过程中发挥作用。
2012-05-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Towards a reduced phase space quantization in loop quantum cosmology with an inflationary potential
我们探讨了一个空间平坦的FLRW宇宙充满参考场和一个暴胀子场在Starobinsky暴胀势的圈量子宇宙学(LQC)的约化相空间量子化。我们考虑了三种不同的情况,其中参考场分别是高斯尘埃,布朗-库查西尘埃和无质量的克莱因-戈登标量参考场。这是一个“双流体”模型,其中参考场充当全球时钟,在暴胀时空中提供物理时间,并允许绕过传统量子宇宙学模型中的各种技术障碍。约化相空间是根据引力和暴胀子自由度的狄拉克可观量得到的。这两个尘埃模型的物理哈密顿量采取相同的形式,但结果是完全不同的克莱因-戈登参考场,这反映了多项选择问题的时间。利用所谓的$\bar μ$方案实现了圈量子化,得到了尘埃和无质量Klein-Gordon模型中包含产生物理时间演化的物理哈密顿算符的薛定谔方程.这些原来是量子差分方程具有相同的非奇异结构的LQC中的其他模型。我们研究了一些唯象的量子化的影响,使用有效的动力学产生的减少相空间量子化,包括大爆炸奇异性的分辨率通过量子反弹,和不同的参考场的影响,在前暴胀和慢卷暴胀阶段的e-折叠。我们发现,不同的时钟,即使从一个小但相同的能量密度开始,也会在暴胀动力学上留下微小但不同的印记。(节略)
2020-12-07 gr-qc hep-th
Entangled Cloning of Stabilizer Codes and Free Fermions
虽然不可克隆定理[1]禁止任意量子态的精确复制,但在量子信息处理和纠缠测量中有许多实例,其中较弱形式的克隆可能是有用的。在这里,我提供了一个建设产生一个“纠缠克隆”的一个特定的,但相当广泛和丰富的国家类。给定一个稳定子码或自由费米子哈密顿量,这种构造产生了原始基态的精确纠缠克隆,在这个意义上,原始和精确副本之间的纠缠可以被调节到任意小,但有限,或大,并且原始和副本之间的关系也可以在一定程度上被修改。例如,这项工作的重点是产生时间反转的副本的稳定剂代码和粒子-空穴转换的自由费米子系统的基态,虽然未转换的克隆也可以产生。该协议利用纠缠来模拟哈密顿量的转换副本,而无需物理实现它,并且可以在超导量子比特或超冷原子系统中实现。
2016-10-14 cond-mat.str-el hep-th quant-ph
DBI with Primordial Magnetic Field in the Sky
本文研究了在hep-th/0310221中提出的暴胀模型中振幅为$μ$ G阶的大尺度磁场的产生。这个暴胀模型是建立在暴胀子场存在速度极限的基础上的。在$ϕ_{IR}$以上的尺度上产生用于暴胀的质量,打破了麦克斯韦方程的共形平凡性,并导致在暴胀期间产生磁场。振幅强烈依赖于再加热阶段的细节,也依赖于e折叠参数N。我们发现,在退耦时间的原始磁场的振幅在这个暴胀的背景下,使用晚时间的行为的理论。
2005-09-06 hep-ph hep-th
Generating W states with braiding operators
编织算符可以用来从乘积态中产生纠缠态,从而建立拓扑纠缠和量子纠缠之间的对应关系。这是众所周知的最大纠缠Bell和GHZ态及其在随机局域操作和经典通信下的等价态,但到目前为止,W态的类似结果还没有。在这里,我们使用超特殊2-群的生成元来获得四量子比特空间中的W态,并使用划分代数来生成三量子比特空间中的W态。我们还提出了一个酉广义杨-巴克斯特算子,它将W $_n$态嵌入$(2n-1)$ -量子比特空间。
2020-11-17 hep-th math-ph math.MP