Les scientifiques repoussent les limites de notre compréhension de l'univers avec de nouvelles découvertes en physique quantique et en cosmologie. En Espagne, des chercheurs ont utilisé des ordinateurs quantiques IBM pour simuler la création de particules dans un univers en expansion, tandis qu'une autre équipe a analysé les ondes gravitationnelles provenant de la fusion de trous noirs, révélant potentiellement des asymétries cachées dans le cosmos.
L'étude publiée dans Scientific Reports, dirigée par Marco Díaz Maceda de l'Université autonome de Madrid, démontre la simulation quantique numérique de la théorie quantique des champs pour l'espace-temps courbe (QFTCS). Le QFTCS traite la matière et les champs de force de manière quantique, tout en maintenant l'espace-temps comme un fond classique décrit par la relativité générale. Cette approche permet aux physiciens d'étudier les effets quantiques dans l'espace-temps courbe sans avoir besoin d'une théorie complète de la gravité quantique.
Les chercheurs ont réussi à simuler la création de particules dans l'espace-temps en expansion, avec des résultats concordant avec les prédictions théoriques. Ils ont utilisé un circuit quantique conçu pour simuler le processus à l'aide du processeur Eagle 127 qubits d'IBM, en commençant par l'univers dans un état de vide et en implémentant le circuit pour la création de particules. Les chercheurs ont codé les états quantiques du champ en qubits physiques réels, chacun correspondant aux quatre niveaux d'excitation du système.
Parallèlement, une équipe dirigée par Juan Calderón Bustillo de l'Université de Saint-Jacques-de-Compostelle a analysé les ondes gravitationnelles provenant de 47 fusions de trous noirs. Ils ont constaté que, si la plupart des fusions ne présentent pas de préférence pour la polarisation gauche ou droite, un événement, désigné par GW200129, a brisé la symétrie miroir. Cela suggère que certaines fusions de trous noirs peuvent avoir des plans orbitaux en précession, ce qui pourrait avoir un impact sur notre compréhension du comportement à grande échelle de l'univers.
Ces découvertes pourraient avoir des implications de grande envergure pour la cosmologie et l'unification de la relativité générale et de la physique quantique. L'équipe pense que les fusions asymétriques en miroir pourraient produire une émission nette de photons polarisés à partir du vide quantique, similaire au rayonnement de Hawking. Leurs recherches, publiées dans Physical Review Letters, mettent en évidence le potentiel des simulations quantiques et des observations d'ondes gravitationnelles pour dévoiler de nouvelles connaissances sur le fonctionnement fondamental de l'univers.