Emergente Raumzeit aus Chaos und Verschränkung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Johanna Erdmenger; Privatdozent Dr. René Meyer
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 566966698

In der theoretischen Physik etabliert die AdS/CFT-Korrespondenz (AdS: Anti-de-Sitter-Raum, CFT: konforme Feldtheorie) eine Dualität zwischen Gravitation in Räumen mit negativer Krümmung und konformen Feldtheorien. Diese Dualität bietet einen vielversprechenden Ansatz zum Verständnis der Quantengravitation. Allerdings gilt sie nur für eine bestimmte Klasse von Systemen, und die Bedingungen, unter denen eine Feldtheorie eine emergente gravitative Beschreibung besitzen kann, sind nach wie vor ein offenes Problem. Jüngste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass das chaotische Verhalten der beteiligten Quantenfeldtheorien in diesem Zusammenhang eine entscheidende Rolle spielt, während eben dieses chaotische Verhalten in der Quantenphysik selbst noch nicht vollständig verstanden ist. Darüber hinaus ist bekannt, dass Quantenverschränkung im Rahmen der AdS/CFT-Dualität geometrischen Strukturen wie Minimalflächen entspricht, was wiederum auf eine emergente gravitative Beschreibung hinweist. In diesem Projekt werden wir eine umfassende und systematische Untersuchung zur Charakterisierung chaotischen Verhaltens durchführen, insbesondere im Hinblick auf dessen Bedeutung für die Entstehung der Raumzeit. Dazu werden wir mathematische Werkzeuge wie freie Wahrscheinlichkeitstheorie und von Neumann-Algebren mit Konzepten aus der Quanteninformationstheorie kombinieren, um zu klären, unter welchen Bedingungen chaotisches Verhalten zur Emergenz von Raumzeit führt. Die erwarteten Ergebnisse werden sowohl neue Einblicke in die Natur des Quantenchaos selbst liefern, als auch in die Quantengravitation im Kontext der AdS/CFT-Korrespondenz.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Südkorea
• Partnerorganisation: National Research Foundation of Korea, NRF
• Kooperationspartner: Professor Keun-Young Kim, Ph.D.