2023-08-01 (Strings 2023)

弦論大會!
可能隨著年齡的增加迁央,對strings的熱情會減退掷匠。不過就像菜鳥玩家喜歡看比賽一樣,看看大家都在思考什么樣的問題岖圈,也能感受到思維上的一些愉悅讹语!
今年strings 還有 it from qubit是連著開的,有趣的報(bào)告還真有些看不過來蜂科。

R21 A background Independent Algebra for Quantum Gravity

Maldacena在昨天的it from qubit上說:70年代的時(shí)候顽决,引力可能是流體力學(xué)。AdS/CFT之后导匣,引力可能是量子糾纏才菠,復(fù)雜度。而現(xiàn)在我們開始了 “algebraic geometry”的時(shí)代贡定。這個(gè)algebraic geometry 當(dāng)然不是指數(shù)學(xué)的代數(shù)幾何赋访,而是指量子力學(xué)的數(shù)學(xué)框架Von Neumann algebra。algebra和幾何的關(guān)系缓待,也是過去一年的研究熱點(diǎn)蚓耽。

可能沿著方向努力的一個(gè)小的階段勝利是搞清楚algebra 與 entanglement,complexity的關(guān)系命斧。

這次Witten 的talk其實(shí)和他去年strings上talk是基于同一篇工作:關(guān)于dS 時(shí)空的代數(shù)田晚。
通常我們定義operator algebra代數(shù)的時(shí)候,需要選一個(gè)Hilbert space国葬,也就是要選一個(gè)時(shí)空截面( Cauchy 面 )來做量子化贤徒。但是對于量子引力,時(shí)空本身就是有quantum state 來決定的,所以似乎我們先驗(yàn)的選一個(gè)參考背景對引力量子化。這也是量子引力里經(jīng)常討論的背景依賴問題师骗。如果不能定義Hilbert space那么怎么定義代數(shù)呢?
Witten的方法是通過引入一個(gè)觀察者序宦。存在一個(gè)所謂timelike tube theorem:就是觀察者觀察到的operator algebra 與通常的QFT定義在某個(gè)open set上的算符代數(shù)等價(jià)。

上次的報(bào)告是說背苦,引入觀察者的帶來一個(gè)額外的好處是互捌,operator algebra 從Type III 變成 Type II 了潘明。這樣就可以density matrix還有entropy difference。也確實(shí)他們推導(dǎo)了出了generalized entanglement entropy的公式
S_{gen}=\frac{A}{4G_N}+S_{out}

但是有點(diǎn)遺憾的是秕噪,從代數(shù)出發(fā)Witten他們的理論是得到S_{gen}钳降,也就是說并不能直接得到面積項(xiàng)。用Witten的原話是腌巾,他們只能看到entanglement O(1)的部分并不能看到O(1/G_N)的部分遂填。

比如,通過Type II代數(shù)直接定義的entanglement entropy就是一個(gè)常數(shù)澈蝙,似乎看不到有關(guān)幾何的任何信息吓坚。

Witten最后是給了一些可能解決這個(gè)問題的一些想法,不過目前看起來只是一些和代數(shù)本身無關(guān)的比較人為的proposal灯荧。

"algebraic geometry" 還是比較迷茫的吧礁击。

R20 Algebraic ER=EPR

假設(shè)Bulk reconstruction,其實(shí)可以從代數(shù)的角度來確定RT surface的:就是在bulk里找一個(gè)subregion使得得到的bulk algebra 與邊界subregion的algebra是等價(jià)的漏麦。這是一個(gè)定義性質(zhì)的構(gòu)造客税,也不需要引入entanglement况褪。

似乎有必要我們要重新思考一下entanglement的定義撕贞。比如當(dāng)我們說ER=EPR的時(shí)候,我們說的entanglement是什么意思测垛?
通常我們當(dāng)然會認(rèn)為捏膨,這個(gè)EPR的糾纏就是量子力學(xué)的糾纏,是定義在Type I algebra 中的食侮。但是我們實(shí)際上考慮的entanglement確實(shí)QFT中的entanglement号涯。而在QFT里,代數(shù)是Type III锯七。所以我們可能會問

  1. 在本來是Type III代數(shù)描述的QFT中通常算出來的entanglement與Type I里的entanglement有什么區(qū)別链快?可以用Bell pair 來理解嗎?可以用來做quantum computation嗎眉尸?
    當(dāng)然嚴(yán)格來講域蜗,一對糾纏的光子,是可以用QFT 來描述的噪猾。也就是說霉祸,我們實(shí)際用來做量子計(jì)算時(shí)候用到的qubit原則上是可以用QFT描述的。但是在QFT中袱蜡,似乎我們不能嚴(yán)格定義entanglement丝蹭。

不嚴(yán)格的來說,雖然QFT是Type III的坪蚁,但是我們可以選取一些正規(guī)化的辦法來定義和計(jì)算entanglement奔穿。那么問題是這樣得到的entanglement是可以用Bell pair 來理解的嗎镜沽?

  1. 回到ER=EPR,我們剛剛似乎可以定義不同的entanglement贱田。那么ER是等于什么哪個(gè)淘邻?

Netta之前有個(gè)工作其實(shí)從某種程度上指出了這個(gè)問題。她考慮黑洞蒸發(fā)在Page time 的前后湘换,霍金輻射糾纏解構(gòu)應(yīng)該完全不同的宾舅,但是他們可以有同樣的entanglement entropy (或者其他已知的entanglement measure)。

Netta認(rèn)為(可能有些人會不同意這一點(diǎn))
Page time 之前彩倚,可以認(rèn)為黑洞區(qū)域和輻射區(qū)域在時(shí)空中不連接的筹我;
Page time 之后, 因?yàn)閕sland 的存在帆离,黑洞區(qū)域與輻射區(qū)域在時(shí)空中是連接起來蔬蕊。

怎么用entanglement+ER=EPR來判斷時(shí)空是否光滑呢?這樣想的話哥谷,似乎與firewall也有一些聯(lián)系岸夯。
可能就像某些人期待的,如果我們能嚴(yán)格弄清楚QFT的entanglement究竟是什么们妥,會解決很多問題猜扮,比如information paradox,比如firewall监婶。

entanglement搞不清楚旅赢,Netta建議我們用algebra』蠡蹋看輻射的density matrix 是來自一個(gè)哪個(gè)Type 的algebra煮盼。
因?yàn)門ype III algebra 不能定義density matrix,我們不能直接做個(gè)判斷带污。
Netta的辦法是僵控,我們purify 輻射,得到的一個(gè)pure state鱼冀,然后看這個(gè)state生成的代數(shù)是哪個(gè)Type的报破。

如果是Type III,那么 存在ER, 也就是wormhole把輻射和黑洞相連雷绢。
如果是Type I泛烙,沒有蟲洞。
Type II 呢翘紊? 相連蔽氨,又沒完全相連:存在quantum wormhole。。

值得注意的是鹉究,purify的方案不是唯一的宇立,最后得到的state也是不同的,所以這個(gè)結(jié)論可能受這個(gè)purify的方案影響自赔?為了回避這個(gè)問題妈嘹,Netta是考慮了canonical 的purification。

所以說是想法很好绍妨,不過感覺"algebraic geometry" 還是比較迷茫的吧润脸。就像當(dāng)初QFT的發(fā)展一樣,迷茫并不是一個(gè)壞事吧他去。

R1 Cosmic ER=EPR

Strominger 的 dS/CFT duality毙驯。

dS有點(diǎn)像黑洞,那么能不能構(gòu)造QFT的state來反映dS "thermal"的性質(zhì)灾测。比如怎樣構(gòu)造類似thermo field double這樣的state爆价。

dS/CFT也有想celestial CFT一樣,只是有對稱性媳搪。然后利用對稱性可以對關(guān)聯(lián)函數(shù)進(jìn)行限制铭段,但是對稱性是否對應(yīng)一個(gè)良好的CFT呢?

比如一個(gè)問題是這個(gè)CFT是不是Hermitian 的秦爆?

R24 A fake explanation of sub-maximal chaos

R23 A holographic dual for Krylov complexity

兩個(gè)有關(guān)SYK的報(bào)告序愚。

Henry Lin之前的一個(gè)工作很有意思,就是從double scaled SYK 出發(fā)鲜结,構(gòu)造JT gravity Hilbert space展运。這樣我們有了一個(gè)比較精確的的量子力學(xué)與引力的對應(yīng)。這樣我們就可以算很多東西精刷,然后看他們分別在量子力學(xué)和引力對應(yīng)了什么。

特別是double scaled SYK 給出了一個(gè)JT 引力里空間長度的一個(gè)量子化的定義蔗候。在空間方向怒允,可以定義translation 的算符。還可以在構(gòu)造出完整的AdS2對應(yīng)的SL(2,R) 算符锈遥。通過這些對稱性操作纫事,在長度的基礎(chǔ)上,就應(yīng)該可以完整得到整個(gè)AdS2的geometry所灸。
然后可以問這樣通過對稱性得到的geometry是不是就是對應(yīng)JT gravity的AdS geometry丽惶?

當(dāng)SYK的coupling為無窮的時(shí)候,才會一樣爬立。一般是不同的钾唬,所以double scaled SYK 是對應(yīng)了一個(gè)在fake geometry 上的 JT。

我們知道描述混沌的Lyaponov指數(shù)有個(gè)上界 \frac{2\pi}{\beta} , 這里\beta 是Euclidean AdS2的周長。fake geometry的周長要比真正的geometry周長長一些抡秆,結(jié)果就是double scaled SYK對應(yīng)的上界是\frac{2\pi}{\beta v}奕巍。也就是說在fake geometry上double scaled SYK是maximally chaotic的,但是在真正的geometry他不是儒士。

也可以反過來想的止,maximally chaotic可以通過SL(2,R)對稱性的存在來argue得到。那么double scaled SYK具有SL(2,R)對稱性着撩,為什么不是maximally chaotic的呢诅福?答案就是,double scaled SYK的對稱性并不是和JT gravity 的SL(2,L)對稱性作用空間不完全一樣拖叙。

有了Hilbert 空間和operator的對應(yīng)权谁,我們當(dāng)然來看Krylov complexity在JT gravity里面的對應(yīng)。

R21 Emanant Symmetries

Seiberg 關(guān)于對稱性的最新工作憋沿!在今年的TASI也講過旺芽。
用這PPT來概括吧。

Screenshot 2023-08-01 at 19.51.16.png

有意思的一個(gè)地方是他解決了一個(gè)puzzle:

在IR理論里這個(gè)emanant symmetry 如果有‘t Hooft anomaly的話辐啄,似乎并不能match UV的anomaly采章,因?yàn)檫@個(gè)symmetry并不是UV理論的internal symmetry。但是其實(shí)在IR的exact internal symmetry 并不是來源UV的internal symmetry壶辜,而是space symmetry悯舟。所以在UV理論,要看到這個(gè)anomaly砸民,一個(gè)辦法是在partition 里加入一個(gè)和translation相關(guān)的chemical potential抵怎。

另外比較感興趣的是Daniel Jafferis的關(guān)于ensemble CFT的報(bào)告,期待一下文章岭参。random matrix+random tensor反惕,因?yàn)镃FT的data出了spectrum還有OPE,其中一個(gè)對應(yīng)matrix 一個(gè)對應(yīng)tensor演侯。感覺還是很技術(shù)的工作姿染,像他們那個(gè)random matrix+matter那個(gè),結(jié)果可能不一定很清楚秒际。

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