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Simulation quantique

Un projet de recherche financé par l'UE a repoussé les frontières de la connaissance dans le domaine de la simulation des systèmes de la théorie des champs quantiques relativistes. Ce domaine de la physique théorique présente un intérêt pour d'autres domaines comme la physique des hautes énergies, la chimie quantique et la simulation informatique.
Simulation quantique
La théorie de la mécanique quantique relativiste (MQR) s'intéresse à de grosses particules qui se propagent à des vitesses comparables à celles de la lumière, et peut également prendre en compte les particules sans masse. Elle est plus efficace que la théorie de la mécanique quantique d'origine dans des contextes tels que la prédiction de l'anti-matière et du spin électronique. Le résultat clé est l'équation de Dirac, qui permet de produire automatiquement ces prévisions.

Financé par l'UE, le projet de recherche QURELSIM («Quantum simulations of relativistic systems») a ouvert de nouvelles perspectives de recherche très importantes dans ce domaine. Il s'est particulièrement intéressé à des scénarios pertinents pour la simulation de systèmes quantiques relativistes dans un système quantique contrôlable, comme des ions piégés dans une architecture de calcul quantique.

Le travail a couvert plusieurs sous-sujets dont l'interaction des fermions de Dirac et Majorana, des simulations phénoménologiques des potentiels chromodynamiques quantiques, le fractionnement de charge et les effets topologiques pour les champs de Dirac, ainsi que la symétrie spontanée avec des fermions en interaction.

Une réalisation significative incluait la découverte d'un protocole de simulations quantiques efficaces des théories fermionique et bosonique pour les ions piégés. L'équipe de recherche a utilisé la simulation quantique des modèles de Hubbard et Fröhlich pour obtenir ses résultats et les méthodes utilisées ont également des implications pour les supraconducteurs à haute température.

Le projet a permis d'étendre les connaissances des chercheurs sur la simulation quantique d'opérations calculables mais physiquement impossibles, ainsi que sur la polyvalence de ces méthodes. La recherche aura des répercussions importantes dans de nombreux domaines liés comme la physique des hautes énergies, la chimie quantique, l'optique quantique et les simulations informatiques.

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