Dans une simulation révolutionnaire, une équipe internationale de physiciens a modélisé la transition potentielle de l'univers d'un faux vide à un état de vrai vide. Cet événement, s'il devait se produire, modifierait fondamentalement la structure du cosmos.
Il y a environ 50 ans, la théorie quantique des champs a proposé que notre univers pourrait être piégé dans un faux vide, un état apparemment stable qui pourrait s'effondrer dans un vrai vide d'énergie inférieure. Bien qu'improbable à l'échelle humaine, ce processus pourrait modifier instantanément les constantes fondamentales de l'univers, entraînant son effondrement.
Dirigée par le professeur Zlatko Papic de l'université de Leeds et le Dr Jaka Vodeb du centre de supercalcul de Jülich, l'équipe a utilisé un algorithme de recuit quantique, en utilisant un dispositif à 5564 qubits développé par D-Wave Quantum Inc. Ce "réfrigérateur" a modélisé le comportement des bulles dans un faux vide, ce qui pourrait déclencher la transition vers un nouvel état de l'univers.
"Nous parlons d'un processus par lequel l'univers changerait complètement sa structure. Les constantes fondamentales pourraient être modifiées instantanément, et le monde, tel que nous le connaissons, s'effondrerait comme un château de cartes", a déclaré le professeur Papic, soulignant l'ampleur de la découverte.
La simulation a visualisé la formation et l'expansion des bulles dans un faux vide, semblables aux bulles de liquide se formant dans de la vapeur d'eau refroidie. Ces résultats offrent un aperçu de la façon dont des processus similaires pourraient s'être produits peu de temps après le Big Bang et de la façon dont ils pourraient affecter l'évolution future de l'univers.
Le Dr Jean-Yves Desaules, co-auteur et chercheur postdoctoral à l'Institut des sciences et technologies d'Autriche (ISTA), l'a comparé à des montagnes russes avec de multiples vallées, dont une seule représente l'état d'énergie le plus bas. "Si ce modèle est correct, la mécanique quantique permettrait à l'univers de tomber finalement dans cet état de vrai vide, déclenchant un événement catastrophique au niveau cosmique."
Publiée ce mois-ci dans Nature Physics, l'étude marque une étape importante dans la compréhension de la dynamique quantique et une avancée significative dans le développement de ces systèmes. Les chercheurs pensent que l'analyse de ces transitions améliorera leur capacité à gérer les erreurs et à résoudre des problèmes complexes, avec des applications dans la cryptographie, la science des matériaux et l'efficacité computationnelle.
"Ces avancées non seulement repoussent les limites de nos connaissances, mais ouvrent également la porte à de futures technologies qui pourraient révolutionner de nombreux domaines", a conclu le Dr Vodeb. La recherche, financée par le Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) et le Leverhulme Trust, démontre que l'exploration des mystères de l'univers ne nécessite pas toujours des expériences de plusieurs millions de dollars dans de grands accélérateurs de particules. Les algorithmes de recuit quantique pourraient devenir des laboratoires de table pour l'étude des processus dynamiques cosmiques fondamentaux.