Quantum information in curved spacetime - NTMF095

• Title: Quantum information in curved spacetime
• Guaranteed by: Institute of Theoretical Physics (32-UTF)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2023 to 2023
• Semester: summer
• E-Credits: 3
• Hours per week, examination: summer s.:2/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: English, Czech
• Teaching methods: full-time
• Teaching methods: full-time
• Additional information: http://utf.mff.cuni.cz/vyuka/NTMF095/
• Guarantor: doc. Mgr. David Kubizňák, Ph.D.; prof. RNDr. Pavel Krtouš, Ph.D.
• Comes under: Doporučené přednášky 2/2

Annotation

English

Last update: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D. (12.05.2023)

In this course, we shall study some fascinating phenomena that arise when the fields of general relativity, quantum field theory, and quantum information are put together. In particular, we shall discuss how to locally measure quantum fields in curved spacetime by using particle Unruh-de Witt (UdW) detectors, and show how such detectors can be used to uncover global spacetime features. We shall also review the Unruh effect, study entanglement harvesting, discuss quantum energy teleportation, and more. Basic knowledge of general relativity and quantum theory is required.

Czech

Last update: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D. (10.05.2023)

V přednášce se podíváme na některé fascinující fyzikální jevy, které vzniknou, pokud propojíme teorii obecné relativity s teorií kvantovou a zejména pak s moderní teorií kvantové informace. Popovídáme si o tom, jak lokálně měřit kvantová pole v křivém prostoročase pomocí částicových detektorů Unruha a de Witta (UdW), a ukážeme si, jak se z jejich měření můžeme dozvědět o globální struktuře prostoročasu. Budeme si také povídat o Unruhově efektu, “těžit entaglement” z kvantového vakua, diskutovat kvantovou teleportaci energie a další. Předpokládá se znalost obecné relativity a kvantové teorie.

Course completion requirements

English

Last update: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D. (10.05.2023)

Oral exam

Czech

Last update: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D. (10.05.2023)

Ústní zkouška

Literature

English

Last update: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D. (10.05.2023)

Birrell N. D., Davies P. C. W.: Quantum fields in curved space (Cambridge University Press, Cambridge, 1984)

Mukhanov V., Winitzki S.: Introduction to Quantum Effects in Gravity (Cambridge University Press, Cambridge, 2007)

+ arxiv papers

Czech

Last update: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D. (10.05.2023)

Birrell N. D., Davies P. C. W.: Quantum fields in curved space (Cambridge University Press, Cambridge, 1984)

Mukhanov V., Winitzki S.: Introduction to Quantum Effects in Gravity (Cambridge University Press, Cambridge, 2007)

+ články na archivu

Requirements to the exam

English

Last update: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D. (12.05.2023)

The oral examination follows the syllabus of the course as covered by the lectures.

Czech

Last update: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D. (12.05.2023)

Zkouška je ústní, požadavky odpovídají sylabu, v detailech pak tomu, co bylo během semestru odpřednášeno.

Syllabus

English

Last update: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D. (10.05.2023)

Preliminary content:

1) Measuring quantum fields: UDW detectors, quantum optics approximation

2) Unruh effect: Gibbs, KMS condition, detailed balance

3) Quantum detection of spacetime features

4) Entanglement harvesting

5) Quantum collect calling

6) Quantum energy teleportation

Czech

Last update: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D. (10.05.2023)

Předběžný obsah přednášky

1) Měření kvantových polí: UdW detector a aproximace kvantové optiky

2) Unruhův efekt: Gibbsova distribuce, KMS stav, detailní balance

3) Kvantová detekce vlastností prostoročasu

4) Těžení entanglementu z kvantového vakua

5) Kvantový přenos informace

6) Kvantová teleportace energie