作为暴胀宇宙中量子场论的自旋系统：基于 Unruh-DeWitt 探测器的研究

我们提出了一种方法来探测由自旋系统模拟的暴胀宇宙中量子场论（QFT）的热性质。我们之前的工作（arXiv:2410.07587）已经证明，任意二维时空中的 Majorana 费米子 QFT 可以映射到一个自旋系统上。在本研究中，我们应用这种映射来研究暴胀宇宙的热性质。量子场与探测器之间的相互作用允许人们从探测器的激发概率中提取关于量子场的信息，这种探测器被称为 Unruh-DeWitt 探测器。在哈勃常数为 $H$ 的暴胀宇宙中，Unruh-DeWitt 探测器的激发概率遵循温度为 $H/(2\pi)$ 的热分布，这表明暴胀宇宙中的静态观测者感知到的是一个热场。我们考虑一个对应于暴胀宇宙中 QFT 的自旋系统，并引入一个与该系统相互作用的单自旋作为 Unruh-DeWitt 探测器。我们证明，探测器的响应会以自旋位点数的适当幂次渐近地趋近于 QFT 的结果。由于自旋系统的动力学可以在可编程量子模拟平台上实现，我们的研究为在受控量子环境中实验探测暴胀宇宙的热性质提供了一条具体路径。这突显了量子技术在模拟和研究弯曲时空中量子场论方面的潜力。