Un grand bond en avant pour l'informatique quantique
L'univers quantique est étrange. Les phénomènes qui y ont lieu sont tout sauf intuitifs. La supraconductivité, qui caractérise certains matériaux n'ayant aucune résistance électrique en-dessous de certaines températures, n'est qu'un exemple de ces comportements étonnants. La compréhension et la description de ces phénomènes à l’échelle quantique exigent des modélisations mathématiques sophistiquées et des équations tout aussi complexes. Malgré cela, la plupart d'entre elles, comme la théorie de Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) sur la supraconductivité, n'offrent qu'une approximation de la réalité. La théorie BCS décrit la supraconductivité comme un effet microscopique causé par la «condensation» d'un couple d'électrons dans un état proche du boson. Pour étudier les corrélations quantiques plus complexes, les chercheurs doivent user de méthodes allant au-delà du champ moyen. Les modèles de Richardson-Gaudin (RG) semblent prometteurs. Ils comportent des équations mathématiques pouvant être résolues avec précision. Mais il s'agit encore d'une approche plutôt lourde en raison des singularités qui se produisent, ce qui explique pourquoi les modèles RG n'ont pas pu obtenir l'attention qu'ils méritent. Le projet Quantum Modelling («New computational tools for the modelling of correlations in quantum systems») visait à obtenir les données de modèles pouvant offrir une solution exacte, comme le modèle RG, en vue de renforcer la précision des méthodes Monte Carlo quantique (QMC) pour la modélisation des systèmes quantiques en corrélation. Ils comprennent les gaz atomiques ultra-froids, la matière nucléaire et les supraconducteurs non conventionnels. Ce modèle titre son nom du célèbre casino. Il se compose d'un grand nombre d'algorithmes qui simulent les systèmes quantiques en vue de résoudre le problème quantique à n corps. L'une des principales avancées du projet concerne la mise en place d'un code informatique capable de résoudre les équations RG efficacement même pour des milliers de particules. Cela a ouvert la voie aux modèles RG dans l'analyse des corrélations des systèmes quantiques, et notamment les grains métalliques ultra-petits, les noyaux atomiques et les supraconducteurs en onde P. Les équations RG décrivent les corrélations quantiques au zéro absolu. Elles expliquent également les corrélations de paire dans les noyaux atomiques. Pour exploiter pleinement l'utilité et l'impact scientifique du projet Quantum Modelling, les chercheurs participants ont également voulu publier le code dans le cadre d'une licence en source ouverte.
