L’initiative QFun (Simulations quantiques d'interactions fondamentales)
Le désir de comprendre les éléments fondamentaux de la nature ainsi que leur comportement fait avancer la science depuis des siècles. Les connaissances que nous avons acquises nous ont permis de contrôler la matière au niveau le plus élémentaire et à mettre au point des technologies cruciales dans notre vie de tous les jours.
Nous commençons seulement à comprendre le comportement quantique de processus élémentaires et les attributs fondamentaux de notre univers. Bien que les simulations numériques jouent un rôle central pour nous aider à mieux comprendre la physique subatomique, elles ont des capacités prédictives restreintes, en raison des limites inhérentes aux ordinateurs classiques pour simuler des propriétés quantiques.
Il y a donc un besoin urgent de trouver de nouvelles méthodes de simulation pour aborder de nombreuses questions fondamentales non résolues, par exemple :
- Pourquoi l’univers a-t-il l’aspect que nous observons aujourd’hui?
- Pourquoi y a-t-il davantage de matière que d’antimatière, et donc pourquoi existons-nous?
- Que se passe-t-il à l’intérieur des étoiles à neutrons?
- Que s’est-il passé exactement lors du Big Bang?
- Que se passe-t-il lors de collisions d’ions lourds?
- Quelle est la nature de la matière sombre?
Les développements rapides actuels des technologies quantiques, qui exploitent les propriétés exotiques de la mécanique quantique, constituent une occasion scientifique majeure dont l’initiative QFun (Quantum Simulations of Fundamental Interactions – Simulations quantiques d'interactions fondamentales) va tirer parti. Ce projet conjoint de l’Institut Périmètre et de l’Institut d’informatique quantique (IQC) de l’Université de Waterloo, réunira des chercheurs de diverses disciplines pour s’attaquer à de grandes questions dans ces domaines.
En particulier, les membres de cette initiative élaboreront de nouvelles techniques de simulation quantique de théories quantiques des champs, qui constituent l’épine dorsale de notre description des forces fondamentales de la nature et sous-tendent le modèle standard de la physique des particules. L’atteinte de cet objectif exige un effort hautement interdisciplinaire réunissant des experts des domaines suivants : informatique, mathématiques appliquées, information quantique, réseaux de tenseurs, expériences sur les atomes et les supraconducteurs, physique subatomique.
Cette initiative adoptera un programme systématique, afin de mettre au point des méthodes visant ultimement à simuler le modèle standard ainsi que des systèmes connexes en physique de la matière condensée. QFun réunit des experts de tous les domaines pertinents pour s’attaquer à ce problème.
Direction scientifique : Christine Muschik, professeure associée à l’Institut Périmètre et professeure à l’Institut d’informatique quantique de l’Université de Waterloo.
