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Démêler les mystères de l'évolution temporelle

Des descriptions mathématiques des interactions de particules permettent de mieux comprendre la physique de la matière condensée, l'informatique quantique et les origines de l'Univers. Deux nouvelles théories surmontant les limites antérieures devraient aboutir à de nouvelles découvertes.
Démêler les mystères de l'évolution temporelle
Les théories de jauge en treillis (LGT) sont des théories des champs qui expliquent la dynamique des particules élémentaires formulées sur un réseau espace-temps où l'espace-temps a été quantifié en unités discrètes. Elles ont joué un rôle important dans les descriptions couvrant de nombreux domaines de la physique des particules et se révèlent très intéressantes pour les connaissances fondamentales et appliquées. La chromodynamique quantique (QCD) est une LGT décrivant la physique des interactions fortes entre les quarks portées par les gluons. Les LGT sont également importantes pour le ferromagnétisme quantique, la supraconductivité et le calcul quantique.

La plupart des implémentations des LGT s'appuient sur ​​des simulations de Monte Carlo associées à plusieurs limitations importantes, notamment la difficulté à décrire l'intrication quantique (essentiellement une interdépendance des états quantiques de deux objets ou plus) et à effectuer des évolutions temporelles. Le projet 'Entanglement renormalization and gauge symmetry' (ENGAGES) financé par l'UE a surmonté ces limitations en appliquant la méthode de renormalisation d'intrication (RI) à la formulation de la LGT. La RI est une approche visant à réduire la quantité d'intrication d'un bloc de réseau en treillis afin de simplifier la connectivité du réseau en treillis.

Deux nouvelles LGT développées dans le cadre du projet posent les bases d'études expérimentales et numériques sur les propriétés de l'état du sol et de la dynamique hors équilibre à courte durée, ce qui était jusqu'alors impossible avec les simulations Monte Carlo. Ces résultats ont été publiés dans 11 articles scientifiques en deux ans et feront partie d'une boîte à outils numérique des LGT actuellement en cours d'élaboration.

Le projet ENGAGES a développé la portée des techniques mathématiques existantes afin de décrire et d'étudier la dynamique des particules élémentaires à l'aide de deux nouvelles LGT exploitant la RI. Ces descriptions améliorées de l'intrication quantique et des évolutions en temps réel auront un impact direct sur ​​l'informatique quantique, la spintronique et même l'astrophysique des étoiles compactes. L'application de ces techniques promet une vague d'innovation dans les domaines expérimentaux et théoriques.

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