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Entanglement flows in open systems and black holes

Description du projet

Comment les trous noirs interagissent avec leur rayonnement

En émettant un rayonnement de Hawking (lorsque des particules quantiques s’échappent de l’horizon des événements), les trous noirs se comportent comme des systèmes quantiques ouverts. Cela signifie qu’ils interagissent avec leur environnement, ce qui entraîne un enchevêtrement quantique complexe entre le trou noir lui-même et le rayonnement émis. Cet enchevêtrement encode des informations essentielles sur l’état interne du trou noir, ce qui le rend crucial pour comprendre l’entropie des trous noirs et les principes de la gravité quantique. Avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet BHEF étudiera l’évolution de cet enchevêtrement au fil du temps, en utilisant l’entropie d’intrication (une mesure du degré d’enchevêtrement quantique) comme outil d’analyse des interactions entre les trous noirs et leur rayonnement. Les connaissances acquises dans le cadre du projet contribueront à relier les propriétés quantiques des trous noirs au cadre théorique plus large des systèmes gravitationnels.

Objectif

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.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

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

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinateur

SWANSEA UNIVERSITY
Contribution nette de l'UE
€ 260 347,92
Adresse
SINGLETON PARK
SA2 8PP Swansea
Royaume-Uni
Région
Wales West Wales and The Valleys Swansea
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée