セミナー等は通常理学研究科５号館 501号室にて行なわれます。
Seminars are held at Room 501 in Faculty of Science Bldg. No.5, usually in Japanese.

新型コロナウィルスの影響により、セミナーは当面の間Zoomでオンラインセミナーとして開催されます。
参加したい方はこちらに必要情報を入力してください。
Seminars are held online via Zoom for a while due to the coronavirus. Plesase register at here.

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Feb. 8 (Wed.) 15:30-

"Entropy constraints on effective field theory" PDF

Relative entropy quantifies the difference between two probability distribution functions, which is connected with key properties of physics, such as the second law of thermodynamics. In this talk, one of the most attractive features of relative entropy, non-negativity, is briefly reviewed. Then, I consider the relative entropy between two theories with and without interaction between heavy and light degrees of freedom. I explain connections between the non-negativity of the relative entropy and various phenomena, e.g., the positive magnetic susceptibility in the Ising model, the positivity bounds on the SMEFT SU(N) gauge bosonic operators, etc. I also discuss constraints on higher-derivative terms of the Einstein-Maxwell theory and the limitations of the relative entropy consideration in EFTs involving gravitational effects.

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Jan. 25 (Wed.) 15:30-

"Phase structure of linear quiver gauge theories from anomaly matching"

We consider the phase structure of the linear quiver gauge theory, using the 't Hooft anomaly matching condition. This theory is characterized by the length K of the quiver diagram. When K is even, the symmetry and its anomaly are the same as those of massless QCD. Therefore, one can expect that the spontaneous symmetry breaking similar to the chiral symmetry breaking occurs. On the other hand, when K is odd, the anomaly matching condition is satisfied by the massless composite fermions.

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Dec. 21 (Wed.) 15:30-

"格子ゲージ理論における分数トポロジカル電荷の定式化" PDF

近年、Gaiottoらにより、離散的な対称性と高次対称性の間に混合't Hooftアノマリーに基づいて低エネルギーの物理が議論されて以来、この方面の研究が盛んに進められている。本研究では、こうした議論を完全に正則化された枠組みで理解することを狙い、L\"uscherの方法を一般化することで、$U(1)/\mathbb{Z}_q$ principal bundleに付随する分数トポロジカル電荷をcompact $U(1)$ 格子ゲージ理論において定式化する。この格子上で定義される分数トポロジカル電荷は、$\mathbb{Z}_q$ one-form gauge不変であり、時間反転変換で符号を変えることがわかった。これより、格子理論のレベルで、電荷$q$(偶数)の物質場を含む$U(1)$ゲージ理論が、$\theta=\pi$において$\mathbb{Z}_q$ one-form gauge対称性と時間反転対称性の間にある混合't Hooftアノマリーを持つことが示される。これは、$\theta$項を含む$SU(N)$ゲージ理論における、$\theta=\pi$での$\mathbb{Z}_N$ 1-form gauge対称性と時間反転対称性の間での混合't Hooftアノマリーのアナロジーになっている。

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Nov. 30 (Wed.) 15:30-

"Universal Dynamics of Heavy operators in Boundary CFT_2" PDF

We derive a universal asymptotic formula for generic boundary conditions for the average value of the bulk-to-boundary and boundary Operator Product Expansion coefficients of any unitary, compact two-dimensional Boundary CFT (BCFT) with c>1. The asymptotic limit consists of taking one or more boundary primary operators -- which transform under a single copy of the Virasoro algebra -- to have parametrically large conformal dimensions for fixed central charge. In particular, we find a $\textit{single}$ universal expression that interpolates between distinct heavy regimes, exactly as in the case of bulk OPE asymptotics\cite{Collier:2019weq}. The expression depends universally on the boundary entropy and the central charge, and not on any other details of the theory. We derive these asymptotics by studying crossing symmetry of various correlation functions on higher genus Riemann surfaces with open boundaries. Essential in the derivation is the use of the irrational versions of the crossing kernels that relate holomorphic Virasoro blocks in different channels. Our results strongly suggest an extended version of the Eigenstate Thermalization Hypothesis for boundary OPE coefficients, where the hierarchy between the diagonal and non-diagonal term in the ansatz is further controlled by the boundary entropy. We finally comment on the applications of our results in the context of AdS3/BCFT2, as well as on the recent relation of BCFTs with lower dimensional models of evaporating black holes.

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Nov. 9 (Wed.) 15:30-

"Curved domain-wall fermions" PDF

本研究は曲がったドメインウォール質量を持つフェルミオンの解析を行う。 従来の平坦なドメインウォールと同様に、質量のないカイラルなエッジ状態がドメインウォールに現れるが、 それらはドメインウォールから誘導される非自明なスピン接続の影響を受ける。 つまり、この状態はスピン接続を通じて、重力を感じている。
この研究ではまず、連続理論において円S^1および球S^2を平坦な空間に埋め込んで、Dirac方程式のスペクトルを解析する。 エッジ状態がドメインウォールに生じ、重力の効果がどのように現れるかについて議論する。 次に同様のことを正方格子上で行い、適切な連続極限のもとで連続理論の結果を再現することを見る。

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Nov. 2 (Wed.) 15:30-

"調和振動子ポテンシャル中の粒子を用いた重力の量子性の検証" PDF

近年、BMV実験をはじめとして、重力の量子的な性質を実験室で検証する試みが提案されている。これらの検証実験の目的は、重力源が量子的な重ね合わせ状態にある時に、それに付随する重力場も量子的な重ね合わせ状態になるかどうかを明らかにすることである。
本講演では、弱い重力下において調和振動子ポテンシャル中に閉じ込めた量子時計の干渉実験を考える。ここで、量子時計とは内部自由度としてエネルギー準位系をもつ粒子である。その結果、干渉縞のデコヒーレンスが回復しないという性質が重力の量子的な性質を反映することを明らかにする。さらに、重力とクーロン力の量子性の違いを弱い等価原理の観点から議論する。
本研究は前田新也氏、南部保貞氏、大澤悠生氏と共同で行った[arXiv: 2207.11848]に基づく。

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Oct. 26 (Wed.) 15:30-

"AdS/CFT対応を用いた，Argyres-Douglas理論及びMinahan-Nemeschansky理論の超共形指数の計算"

本研究ではAdS/CFT対応を用いて，Argyres-Douglas理論やMinahan-Nemeschansky理論を含むような，7-braneが存在する背景でのN枚のD3-brane上に構成されるN=2超共形場理論の超共形指数をAdS側から計算する．一般的に，AdS側から超共形指数の計算が可能なのはlarge N 極限に限られるが，giant gravitonと呼ばれる，内部空間で3-cycleに巻き付けられたD3ブレーンの寄与を補正として加えることで，finite NでもAdS側から計算を行うことができる．AdS側で，giant gravitonの寄与を補正として含め超共形指数を計算し，まずは既に超共形指数が計算されているような理論のものと比較し，補正により一致することを確認する．その後，まだ超共形指数が計算されていない理論の超共形指数をAdS側から予測する．

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Oct. 19 (Wed.) 15:30-

"Relations among topological solitons" PDF

We clarify relations among topological solitons in various dimensions: a domain wall, non-Abelian vortex, magnetic monopole, and Yang-Mills instanton, together with a (non-Abelian) sine-Gordon soliton, baby skyrmion (lump), and skyrmion. We construct a composite configuration consisting of a domain wall, vortex, magnetic monopole, and Yang-Mills instanton (wall-vortex-monopole-instanton) using the effective theory technique or moduli approximation. Removing some solitons from such a composite, we obtain all possible composite solitons in the form of solitons within a soliton, including all the previously known configurations, yielding relations among topological solitons. This talk is based on Phys.Rev.D 105 (2022) 10, 105006, e-Print: 2202.03929 [hep-th]

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特別講義

Oct. 11 (Tue.), 12 (Wed.), 13 (Thu.) @5号館525

"量子コンピューティング"

日程：
10月11日
10:30 ~ 12:00 13:30 ~ 15:00 15:30 ~ 17:00
10月12日
10:30 ~ 12:00 13:30 ~ 15:00 15:30 ~ 17:00
10月13日
10:30 ~ 12:00 13:30 ~ 15:00 15:30 ~ 17:00

量子コンピュータは，現代物理学の基礎をなす量子力学の原理に従って（最大限に活用して）動作するコンピュータである．本集中講義では，量子コンピュータの仕組みと現代的な量子アルゴリズムについて解説する．また，量子計算を雑音から守る方法である量子誤り訂正について，それを記述するために必要なスタビライザー形式を導入しつつ紹介し，現在実装にむけて研究が進められているトポロジカル符号とそれを用いた量子計算について解説する．また、量子情報分野と物理との接点につても議論したい。

注意：

• 今年度は現地開催で、原則オンライン配信は実施しない予定です。
• 本講義は大学院の授業であるため参加者数が多数になった場合には、学内の受講者を優先いたします。予めご了承ください。

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Oct. 5 (Wed.) 15:30-

"The holography of duality in N = 4 Super-Yang-Mills theory" PDF

Via the AdS/CFT correspondence, I discuss the gravity dual description of a class of N = 4 Super-Yang-Mills theories with su(N) and so(N) gauge algebras, differing by the global 1-form symmetries and its associated line operator spectrum. These fine prints are encoded in the boundary conditions on the NSNS and RR 2-forms in type IIB string theory on AdS_5 x S^5 and AdS_5 x RP^5 and described by simple 5d topological field theories. The holographic description provides an elementary and intuitive understanding of the rich properties of these theories such as the SL(2,Z) duality, mixed ’t Hooft anomaly, and interfaces. Adding to the results of our recent paper, I make some comments on non-invertible (higher category) symmetries in some of these theories and end the talk with a speculative discussion on the “factorization problem” or a potential example of an “ensemble” of N = 4 SYM theories.

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Jul. 27 (Wed.) 15:30-

"U(1) anomalies of (2+1)D topological phases and (3+1)D path integral state sums on curved U(1) bundles"

Given the algebraic data characterizing any (2+1)D bosonic or fermionic topological order with a global symmetry group G=U(1)⋊H, we construct a (3+1)D topologically invariant path integral in the presence of a curved background G gauge field, as an exact combinatorial state sum. Our construction expresses the U(1) gauge field in terms of a Villain formulation on the triangulation, which includes a 1-form ℝ gauge field and 2-form ℤ gauge field. We develop a new graphical calculus for anyons interacting with "Villain symmetry defects", associated with the 1-form and 2-form background gauge fields. This graphical calculus is used to define the (3+1)D path integral, which can describe either a bosonic or fermionic symmetry-protected topological (SPT) phase. For example, we can construct the topological path integral on curved U(1) bundles for the (3+1)D fermionic topological insulator in class AII and topological superconductor in class AIII given appropriate (2+1)D fermionic symmetry fractionalization data; these then give invariants of 4-manifolds with Spin_c or Pin_c structures and their generalizations. The (3+1)D path integrals define anomaly indicators for the (2+1)D topological orders; in the case of Abelian (2+1)D topological orders, we derive by explicit computation all of the mixed U(1) anomaly indicator formulas proposed by Lapa and Levin. We also propose a Spin_c generalization of the Gauss-Milgram sum, valid for super-modular categories.

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Jul. 15 (Fri.) 17:00-

"Resurgence structure in large-N sigma models -how the renormalon ambiguity is cancelled-" PDF

We discuss the resurgence structure in asymptotically-free quantum field theory. We study the 2d O(N) sigma model at large N with a focus on an IR momentum cutoff scale A that regularizes IR singularities in the semiclassical expansion. Trans-series expressions for condensates are derived as series of the dynamical scale \Lambda (nonperturbative exponential) and coupling λ renormalized at the momentum scale μ. While there is no ambiguity when A > \Lambda, we find for A < \Lambda that the nonperturbative sectors have new imaginary ambiguities besides the well-known renormalon ambiguity in the perturbative sector. These ambiguities arise as a result of an analytic continuation of trans-series coefficients to a small value of the IR cutoff below the dynamical scale. We find that the imaginary ambiguities are cancelled each other when we take all of them into account. In particular, we show that the renormalon imaginary ambiguity is cancelled by the combined imaginary ambiguities at the orders \Lambda^4 and \Lambda^8 in the trans-series. We also find that some ambiguities vanish in A \to 0 limit and hence the resurgence structure changes when going from the semiclassical expansion to the exact result with no IR cutoff. We discuss the application of our analysis to other theories.

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Jul. 6 (Wed.) 15:30-

"Fluid model of black hole/string transition" PDF

ブラックホールは蒸発の最終段階において非常に高温になり、超弦理論の効果が重要になると考えられる。特に超弦理論のHagedorn温度近傍において、ブラックホールは弦の結合状態に相転移すると考えられており、HorowitzとPolchinskiによってこの弦の結合状態の模型が提唱されている。
本講演では、このHorowitz-Polchinski模型において弦が近似的に流体として振る舞うことを示し、この流体を用いた模型について解説する。この流体の模型は、Einstein方程式の解析的な解を与え、Hagedorn温度近傍ではHorowitz-Polchinski模型における弦の振る舞いを再現する。一方、低温ではSchwarzschildブラックホールに近づくが、horizonを持たない解となっている。(この講演は[arXiv:2205.15976]に基づく。)

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Jun. 29 (Wed.) 15:30-

"Curious aspects of 3d N=4 quiver gauge theories"

I will present recent results in 3d N=4 quiver gauge theories, and comment on their applications and potential future directions.

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原子核・素粒子合同セミナー

Jun. 22 (Wed.) 15:30- @第４講義室

"BFSS行列模型におけるカオス的な不安定性" PDF

近年、カオス的な散乱 (chaotic scattering) が弦理論の枠組みの中で研究され始めている。カオス的な散乱は、ある有限領域のポテンシャルによる粒子の散乱を考えたとき、その運動が厳密に解けない場合に起きる。慣れ親しんでいる ``解けるポテンシャルによる散乱''よりも一般的な問題設定であり、ポテンシャル中の散乱領域における粒子のカオス的な運動に特徴がある。 　本講演では、まず簡単な具体例として4丘ポテンシャル模型 (four-hill potential model)におけるカオス的な散乱について解説し、初期値空間における自己相似構造(フラクタル) の発現、時間の遅れ関数におけるカントール集合とそのフラクタル次元の計算法について説明する。 そして、超弦理論を非摂動論的に定式化する有力候補の一つである Banks-Fischler-Shenker-Susskind (BFSS) 行列模型におけるカオス的な散乱を議論する。 この行列模型は、M理論の基本的自由度である膜(メンブレイン)の理論を行列正則化したものと解釈することもできる。そして、この行列模型のポテンシャルには平坦方向があり、超膜理論の不安定性と関係する。球面状の膜の古典解の運動を調べることによって、この不安定性がカオス的な散乱とみなせることを示し、それに付随するフラクタル構造を紹介する。

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Jun. 15 (Wed.) 15:30-

"ホログラフィックQCDによるバリオンの重力形状因子" PDF

ハドロンの重力形状因子はエネルギー運動量テンソルをハドロン状態で挟んで得られる行列要素によって定義され、ハドロンの重力相互作用を定める物理量である。 それらはハドロン内部の質量、スピン、圧力の分布などと関係し、ハドロンの内部構造を知る上で重要な役割を果たす。 本セミナーでは、ホログラフィックQCDを用いてバリオンの重力形状因子を計算する方法を議論する。

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Jun. 8 (Wed.) 15:30-

"Tensor network approach to 2d Lorentzian quantum Regge calculus"

我々は2次元quantum Regge calculus (QRC)のLorentz型模型に対して、テンソル繰り込み群(TRG)による数値計算を行った。 この模型は、単体的多様体の辺の長さを離散化しテンソルの添字と同定することで、テンソルネットワークとして表現することができる。 高次TRGによって時空間面積の期待値を計算したところ、厳密解を正確に再現した。Lorentz型QRCはEuclid型QRCの障害であった スパイク的な配置を持たないが、“pinched geometry”と呼ばれる辺の長さが発散する配置を持っている。長さ(の2乗)の期待値を調べると、 単体の数が多い極限では“pinched geometry”が抑制されている可能性を見いだした。このことはLorentz型QRCが滑らかな時空を記述する 可能性を示唆している。またこの結果はTRGがQRCの数値的研究に対して有望なアプローチであることを示している。

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Jun. 1 (Wed.) 15:30-

"Cosmic strings from pure Yang-Mils theory" PDF

宇宙は膨張しており、高温状態から冷えていく過程で様々な相転移が起きていた可能性がある。本セミナーでは pure Yang-Mils theory の閉じ込め相転移が起こると宇宙のマクロなスケールで color flux tube (cosmic string) が形成されることを説明する。この color flux tube の安定性などの性質は、対称性と保存則の考え方を一次元状の物体に対して拡張した one-form symmetry によって理解できる。さらに、large N limit の計算によると color flux tube が衝突したときの組み替えの確率は 1/N^2 のように小さくなることがわかる。後半ではこのような性質を持つ cosmic string がその後どのような発展をして重力波を出すのかを説明し、LISAやSKAなどの将来的な重力波観測実験で観測可能なシグナルが出ることを見る。

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May. 25 (Wed.) 15:30-

"Method of images in defect conformal field theories" PDF

We propose a prescription for describing correlation functions in higher-dimensional defect conformal field theories (DCFTs) by those in ancillary conformal field theories (CFTs) without defects, which is a vast generalization of the image method in two-dimensional boundary CFTs. A correlation function of n operators inserted away from a defect in a DCFT is represented by a correlation function of 2n operators in the ancillary CFT, each pair of which is placed symmetrically with respect to the defect. For scalar operators, we establish the correspondence by matching the constraints on correlation functions imposed by conformal symmetry on both sides. Our method has potential to shed light on new aspects of DCFTs from the viewpoint of conventional CFTs. This talk is based on [arXiv: 2205.05370].

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May. 18 (Wed.) 15:30-

"Vacuum decay with the Lorentzian path integral" PDF

False vacuum decay is a non-perturbative phenomenon in quantum field theory and important quantum process in cosmology. It has relied on the Euclidean formalism developed by Coleman, but there are several subtle issues in cosmological application as a negative mode problem or ambiguity in the definition of the decay rate in the presence of the gravity. Instead of the Euclidean path integral, we directly evaluate Lorentzian path integral to discuss false vacuum decay and estimate the decay probability. To make the Lorentzian path integral convergent, the deformation of an integral contour is performed on the basis of the Picard-Lefschetz theory. We show that the nucleation probability of a critical bubble, for which the corresponding bounce action is extremized, has the same exponent as the Euclidean approach. We also extend our computation to the nucleation of a bubble larger or smaller than the critical one to which the Euclidean formalism is not applicable.

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May. 11 (Wed.) 15:30-

"Quantum sampling for the Euclidean path integral of lattice gauge theory" PDF

Quantum computers are expected to open up new possibilities in lattice gauge theory. The Hamiltonian formalism is so far favored for quantum computation of lattice gauge theory. In this presentation, I would like to discuss quantum computation in the path integral formalism. I utilize a quantum sampling algorithm to generate gauge configurations, and demonstrate a benchmark test of Z2 lattice gauge theory on a four-dimensional hypercube.

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Apr. 27 (Wed.) 15:30-

"Creating stars orbiting in AdS" PDF

本講演では、AdS/CFT対応の手法を用いて漸近的AdS時空を周回する「星」(時間的測地線)を作る方法を提案する。 二次元球面上の理論に適切な外場を印加することで、星が徐々に漸近的なAdS時空中に現れることが分かる。 星が生成されれば、そのAdSバルク中の位置は応答関数から観測することもできる。 外場とバルク中における星の運動の関係から、バルクの計量に関する情報が抽出できるので、我々の提案は実験的に双対時空の計量を決定する手法を与える。

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