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2 septembre 2026

Des physiciens élucident les mathématiques reliant le magnétisme quantique ultralent à la physique ultrarapide des trous noirs

par Tom Dinki, Université de Buffalo

Édité par Robert Egan

Notes de la rédaction

L'essentiel

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Diagramme de phase schématique en fonction de T et Nf. Pour des valeurs élevées de Nf, Tc → J/4. La valeur Nf ≈ 10 marque le début approximatif d'importantes fluctuations SYK. Les lois d'échelle asymptotiques pour les faibles valeurs de Nf sont analytiques, tandis que les courbes sont schématiques. Crédit : Physical Review Letters (2026). DOI : 10.1103/81qf-zd3y

Une équipe dirigée par des physiciens de l'Université de Buffalo a trouvé une solution mathématique montrant comment un aimant quantique frustré peut passer d'un comportement ultralent à un comportement ultrarapide et hautement intriqué, rappelant celui d'un trou noir.

Leur solution établit un lien entre les verres de spin — des états de la matière où les aimants atomiques sont orientés de manière désordonnée et se retrouvent effectivement figés sur place — et les états de la matière rapides et intriqués décrits par le modèle de Sachdev-Ye-Kitaev (SYK), utilisé pour étudier la physique des trous noirs, le chaos quantique et d'autres phénomènes exotiques.

« Nous avons essentiellement découvert les mathématiques qui décrivent comment la matière peut passer de l'un des états les plus lents de la dynamique quantique à l'un des plus rapides », explique Jamir Marino, Ph.D., professeur adjoint de physique au College of Arts and Sciences de l'UB et auteur principal de l'étude, publiée le 17 septembre dans la revue *Physical Review Letters*.

Marino a collaboré avec Subir Sachdev, Ph.D., titulaire de la chaire de physique Herchel Smith à l'Université Harvard, qui a proposé le modèle SYK pour la première fois en collaboration avec Jinwu Ye.

L'auteur principal est Hossein Hosseinabadi, Ph.D., ancien doctorant du laboratoire de Marino, aujourd'hui chercheur postdoctoral indépendant de haut niveau à l'Institut Max-Planck pour la physique des systèmes complexes, en Allemagne.

De la préservation de l'information à son brouillage

Dans un verre de spin, les spins magnétiques désordonnés réagissent très lentement aux perturbations, ce qui permet à l'information de rester piégée pendant de longues périodes. Cela rend les verres de spin pertinents pour les technologies nécessitant la préservation de l'information, ainsi que pour la résolution de problèmes d'optimisation complexes rencontrés en intelligence artificielle.

Le comportement du modèle SYK se situe à l'opposé. Les particules y deviennent si fortement intriquées que l'information se propage — ou se brouille — rapidement entre elles, à l'instar de la manière dont l'information est brouillée au sein d'un trou noir.

Marino et son équipe cherchaient à mieux comprendre l'évolution d'un verre de spin à mesure que les fluctuations quantiques s'intensifient, en particulier à des températures extrêmement basses où son comportement s'avère difficile à décrire mathématiquement.

En s'appuyant sur des techniques de théorie quantique des champs et une méthode de représentation des spins peu conventionnelle, ils ont pu sonder les phénomènes à l'œuvre lors de la baisse de température. À leur grande surprise, ils ont découvert qu'au lieu de se figer davantage, le verre de spin pouvait laisser place à une dynamique rapide caractérisée par une forte intrication, telle que décrite par le modèle SYK.

Les fluctuations perturbent l'agencement figé des spins, finissant par engendrer une intrication si poussée entre les particules qu'elles perdent leur identité individuelle.

« On s'attend généralement à ce qu'une baisse de température fige davantage le système », explique Marino. « Mais ici, les effets quantiques peuvent littéralement faire "fondre" le verre de spin, faisant passer le système d'une dynamique extrêmement lente à une dynamique extrêmement rapide. »

« Comprendre cette transition — ainsi que tous les états intermédiaires — pourrait, à terme, permettre de mieux maîtriser le stockage et la propagation de l'information dans les technologies quantiques », ajoute-t-il.

Détails de la publication

Hossein Hosseinabadi et al., *Crossover to Sachdev-Ye-Kitaev Criticality in an Infinite-Range Quantum Heisenberg Spin Glass*, Physical

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RESUME

Des physiciens élucident les fondements mathématiques reliant le magnétisme quantique ultralent à la physique ultrarapide des trous noirs.

Les fluctuations quantiques peuvent faire basculer un verre de spin frustré — caractérisé par une dynamique lente préservant l'information — vers un régime de brouillage rapide et de forte intrication, décrit par le modèle de Sachdev-Ye-Kitaev. Ce cadre mathématique établit un lien entre le magnétisme quantique désordonné et une dynamique analogue au brouillage de l'information dans les trous noirs.

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COMMENTAIRES 

Cet article  est trés interessant et je trouve intelligent et inédit  de comparer deux milieux aussi différents   ...donc   bravo  !

Toutefois il y aura des lecteurs grincheux  qui refuseront le modéle  SKF  ,les noirs ,et la recherche  d'une mathématisation  pour essayer  de compredre  liens et explication s !!Chercheurs  ...Au diable la léthargie !!!Je ne suis pas Trump!