原初引力波的量子电路复杂度

本文利用原初引力波（PGW）的压缩态形式，研究量子电路复杂度的各种物理含义。近年来，量子信息理论概念，如纠缠熵和复杂度，在理解量子系统动力学方面发挥着关键作用，甚至应用于高能物理和宇宙学等不同领域。本文致力于研究多种宇宙学模型中PGW的量子电路复杂度，例如德西特模型、暴胀模型、辐射模型、再加热模型、物质模型、反弹模型、循环模型和黑洞气体模型等。我们使用协方差方法和尼尔森波函数方法，针对三种不同的量子初始真空选择：Motta-Allen、$\alpha$ 和 Bunch-Davies 真空，计算了复杂度度量。除了计算电路复杂度，我们还计算了冯·诺依曼纠缠熵。通过比较复杂度与纠缠熵，我们能够探究不同宇宙学模型演化动力学的各种特征。由于纠缠熵与压缩角无关，我们能够利用依赖于压缩参数和压缩角的尼尔森复杂度度量来理解系统的更多细节。这意味着量子复杂度确实可以成为研究宇宙学尺度上量子特征的有用探针。量子复杂度也正成为理解量子场混沌行为和随机涨落的强大技术。利用复杂度的增长，我们能够计算各种宇宙学模型的量子李雅普诺夫指数，并评论其混沌性质。