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Entanglement flows in open systems and black holes

Projektbeschreibung

Wie Schwarze Löcher mit ihrer Strahlung interagieren

Schwarze Löcher verhalten sich aufgrund der Emission von Hawking-Strahlung (bei der Quantenteilchen aus dem Ereignishorizont entweichen) wie offene Quantensysteme. Das bedeutet, dass sie mit ihrer Umgebung interagieren, was eine komplexe Quantenverschränkung zwischen dem Schwarzen Loch selbst und der emittierten Strahlung entstehen lässt. Diese Verschränkung enthält entscheidende Informationen über den inneren Zustand des Schwarzen Lochs und ist daher von entscheidender Bedeutung für das Verständnis der Entropie von Schwarzen Löchern und der Grundsätze der Quantengravitation. Mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen wird das Team des Projekts BHEF untersuchen, wie sich eine solche Verschränkung im Zeitverlauf entwickelt, wobei die Verschränkungsentropie (ein Maß für den Grad der Quantenverschränkung) als Werkzeug zur Analyse der Wechselwirkungen zwischen Schwarzen Löchern und ihrer Strahlung dient. Die Erkenntnisse aus dem Projekt werden dazu beitragen, die Quanteneigenschaften von Schwarzen Löchern mit dem übergeordneten theoretischen Rahmen der Gravitationssysteme in Verbindung zu bringen.

Ziel

Black holes are some of the most fascinating astrophysical objects in the universe. Since they bend space and time in extreme ways, they also serve as powerful theoretical laboratories for testing our understanding of theories of quantum gravity such as string theory.

As black holes evolve, they emit Hawking radiation into their surroundings, behaving like open quantum systems with non-trivial quantum entanglement between system and environment. By studying the evolution of entanglement measures, namely entanglement entropy, in open systems, this project will offer deeper insights into black hole entropy and quantum gravity. This forms the core of the project ``Entanglement flows in open systems and black holes'', supported by the Marie Skłodowska-Curie Actions programme.

The entanglement structure of open quantum systems and its link to black hole entropy is largely unexplored. Building on quantum gravity and string theory, this research will pursue the following objectives.
1. Develop a formalism for studying entanglement in time-dependent open quantum systems, generalizing the correlation matrix method to out-of-equilibrium states. By analyzing the eigenspectrum, the framework will capture the entanglement dynamics of the system.
2. Validate the framework on quantum mechanical models (e.g. Caldeira–Leggett models), and then generalize it to quantum and conformal field theories, as well as holographic systems using the gravitational Schwinger–Keldysh approach.
3. Relate the quantum corrections to black hole entropy—obtained from quasinormal modes (QNMs)—to the dynamics of open quantum systems. This is done by expressing the partition function in complex mode frequencies, which reveals how information is encoded in gravitational systems and how bulk gravitational entropy appears through QNMs.

Through this research, the applicant will develop technical, interdisciplinary, leadership skills, greatly boosting his career potential as an independent researcher.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Koordinator

SWANSEA UNIVERSITY
Netto-EU-Beitrag
€ 260 347,92
Adresse
SINGLETON PARK
SA2 8PP Swansea
Vereinigtes Königreich
Region
Wales West Wales and The Valleys Swansea
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten