Peter Rosenberg apporte son expertise sur la méthode de Monte-Carlo en champ auxiliaire quantique à l’IQ en tant que chercheur postdoctoral

L’Institut quantique (IQ) a accueilli Peter Rosenberg parmi ses stagiaires postdoctoraux en novembre dernier. Cette expérience étant sa deuxième bourse postdoctorale, le physicien de Long Island apportera son expertise sur l’étude de la physique à plusieurs corps des systèmes topologiques à l’IQ. Dans le groupe de David Sénéchal, il appliquera, entre autres, la méthode de Monte-Carlo en champ auxiliaire quantique à des modèles complexes existants développés par des professeurs à l’IQ.

De la physique nucléaire à la physique de la matière condensée

Lors de son baccalauréat au State University de New York à Geneseo, Peter Rosenberg s’est inscrit à un programme de recherche pour les étudiants de premier cycle (REU), qui leur offre une expérience de recherche le temps d’un été. Ses recherches ont porté sur la physique nucléaire, ce qui l’a amené à commencer ses études de deuxième cycle dans le même domaine d’études au College of William & Mary.

« Ce que j’ai vraiment aimé de ma première expérience de recherche est qu’ils m’ont fait participer à un petit programme informatique dans le contexte de la physique nucléaire. Résoudre un problème de physique à l’aide d’un ordinateur me plaisait beaucoup. C’était le début de ma carrière en physique orientée calcul. Lors de mes études de deuxième cycle, j’ai fini par changer de spécialité en physique de la matière condensée, qui a continué à être mon domaine de spécialisation, y compris ma première bourse postdoctorale au National High Magnetic Field Lab de la Florida State University », partage Peter.

En effet, son doctorat concernait la physique computationnelle à plusieurs corps, puisqu’il travaillait dans un groupe de théorie de la matière condensée. Son superviseur de doctorat, le P^r Shiwei Zhang, avait développé de nombreuses techniques et algorithmes pour effectuer des calculs à plusieurs corps, ce qui a conduit Peter à développer une forte expertise dans le domaine : « J’ai appris une technique particulière, appelée méthode de Monte-Carlo en champ auxiliaire quantique. J’ai ensuite pu apporter mon expertise au National High Magnetic Field Laboratory, et je vise à obtenir des résultats similaires ici, à l’IQ. » La méthode de Monte-Carlo désigne une classe d’algorithmes de calcul utilisée pour calculer des résultats numériques avec des techniques de probabilité. Elle a été inventée à la fin des années 1940 par Stanislaw Ulanby, un scientifique polonais américain.

Apporter son expertise à l’IQ

La bourse postdoctorale de Peter à l’IQ est la suite de son étude de la physique à plusieurs corps des systèmes topologiques, mais pour une classe particulière de modèles qui cible la physique des supraconducteurs à haute température.

« À Sherbrooke, le groupe du P^r Louis Taillefer a mesuré un effet Hall thermique des phonons dans des matériaux supraconducteurs à haute température, ce qui est une observation assez intéressante. On pense que la physique de ces matériaux est décrite par le modèle Hubbard. Ce modèle s’est avéré être un problème difficile : beaucoup ont essayé de résoudre ce modèle dans plus d’une dimension, mais il n’y a pas de solution de forme fermée pour cela. Dans le groupe du P^r David Sénéchal, en collaboration avec le P^r André Marie Tremblay, nous voulons étudier le modèle Hubbard en utilisant ma technique et tenter quelques calculs pour voir si nous pouvons donner un aperçu de ces expériences », ajoute Peter.

Les solutions de ces types de modèles avec des méthodes de haute précision comme celles de Peter pourraient être un bon moyen de comparer d’autres techniques ou de corroborer différentes approches. « Si on a un standard pour traiter ce modèle en particulier, on pourrait peut-être traiter quelque chose de plus compliqué. Concevoir une méthode très précise pour traiter un modèle plus simple et, espérons-le, faire quelque chose de plus compliqué pourrait éventuellement résoudre le problème des supraconducteurs à haute température. » Et donc, indirectement, le traitement de haute précision d’un système qui a ces caractéristiques topologiques et ces interactions pourrait être prévu comme étant utile à l’informatique quantique.

Au cours de ses études supérieures, Peter a publié quelques articles dans Physical Review Letters, qui étudient le modèle Hubbard avec le terme de couplage spin-orbite en utilisant sa méthode, qui a donné des résultats numériquement exacts sur un modèle qui pourrait être bientôt réalisé. Puis, lors de sa première bourse postdoctorale au National High Magnetic Field Laboratory, il a publié un article dans Physical Review B concernant la supraconductivité dans ces systèmes topologiques, qui ont à nouveau été traités avec la méthode de Monte-Carlo en champ auxiliaire quantique.

« L’IQ était un choix évident pour mon stage postdoctoral, car il porte une solide réputation au Canada dans les matériaux quantiques et dans l’information quantique. L’IQ a également des experts notables non seulement dans les supraconducteurs à haute température, mais aussi dans le traitement des Hamiltoniens modèles et leurs approches informatiques. Le poste offre également une certaine liberté quant à mes intérêts de recherche et l’opportunité de collaborer », partage-t-il.

S’adapter à un nouvel environnement

« Je vais faire un certain nombre de collaborations et de projets parallèles. Par exemple, je collabore avec le P^r Maxime Charlebois à Trois-Rivières et d’autres à l’extérieur de l’Université de Sherbrooke. Je travaille toujours avec mon superviseur de doctorat et avec mon superviseur de postdoctorat, le P^r Efstratios Manousakis. J’apprécie énormément les collaborations qui se déroulent en ce moment. »

« L’adaptation au travail à domicile est facile, mais étrange. J’ai hâte de pouvoir être sur le campus régulièrement et de travailler dans un bureau. D’un côté positif, on a l’habitude de se déplacer pour assister à des conférences ou d’assister à un séminaire uniquement lorsque quelqu’un vient dans le département, mais il existe maintenant une multiplicité de séminaires virtuels, ce qui est bien. Une fois mon postdoctorat terminé, idéalement, j’aimerais être professeur quelque part, ou du moins encadrer des étudiants diplômés tout en maintenant une activité de recherche. »

L’IQ vous souhaite la bienvenue dans l’équipe, Peter !