Portrait photo Berislav Buca
Portrait de Berislav Buča© Jukić Buča Vendi/2023

Berislav BučaChercheur du CNRS au Laboratoire de physique théorique et modèles statistiques (LPTMS)

Consolidator Grant

Berislav Buča est un physicien théoricien, orienté vers les mathématiques et travaillant sur les systèmes quantiques hors équilibre. Depuis ses années de licence, il préfère aborder les systèmes physiques de manière mathématique, en termes d’algèbres.

Dès les premiers mois de son doctorat, il a formulé une méthode cruciale pour comprendre la non-ergodicité dans les systèmes quantiques ouverts. Il a aussi développé un ensemble de théorèmes classifiant les structures de symétrie possibles dans ces systèmes, qu’il a nommées symétries fortes et faibles. Cette classification est devenue une référence dans le domaine, notamment pour les phénomènes de brisure spontanée de symétrie du fort au faible. Durant son postdoctorat à Oxford, le physicien a commencé à penser plus intuitivement en termes d’expériences et a reçu l’Oxford Award for Excellence.

L’une des principales tendances dans son domaine, la physique quantique hors équilibre à plusieurs corps, consiste à comprendre la thermalisation à partir des lois fondamentales de la mécanique quantique. Toutefois, Berislav Buča  cherche plutôt à expliquer l’émergence de comportements complexes à long terme à partir de ces mêmes lois. En 2019, il a lancé sa propre direction de recherche indépendante, menant à la découverte de symétries dynamiques. Il a ensuite obtenu une bourse Villum Young Investigator de la Villum Foundation et est devenu professeur assistant au NBI de Copenhague. En 2024, Berislav Buča a débuté une chaire de professeur junior au CNRS au Laboratoire de physique théorique et modèles statistiques pour relier théorie de la matière condensée et information quantique, tout comme son projet ERC Consolidator Grant EmPhaSys. Berislav Buča précise « Ma vie et mon travail tournent autour de mon chat Pulci et de mon épouse Vendi, qui sont mes soutiens et sources d’inspiration ».

 

ERC Consolidator Grant 2025 : EmPhaSys - Emergence of quantum information as a phase of matter in non-equilibrium systems

Pour développer les technologies quantiques, il est nécessaire de pouvoir stabiliser et manipuler la cohérence et l’information quantiques dans des systèmes quantiques à plusieurs corps hors équilibre. Les approches les plus avancées reposent sur la correction d’erreurs à plusieurs corps pour stabiliser la cohérence et la dynamique, mais des technologies quantiques telles que l’informatique quantique tolérante aux pannes n’ont pas encore été réalisées. Une découverte récente du porteur du projet, portant sur des principes algébriques gouvernant la dynamique quantique à plusieurs corps, pourrait fournir les bases d’un guide théorique pour concevoir des systèmes quantiques à plusieurs corps présentant une cohérence et des propriétés informationnelles intrinsèquement stables. Les systèmes conçus selon ce principe algébrique formeraient des phases dynamiques de la matière stables, s’écartant significativement des approches existantes. L’objectif du projet est d’établir un cadre pour concevoir des systèmes quantiques dotés d’une cohérence et d’une dynamique émergentes robustes, ainsi que des méthodes permettant de manipuler ces systèmes sur la base des principes algébriques susmentionnés. À long terme, cette recherche pourrait profondément transformer et accélérer le développement des technologies quantiques émergentes.

Émergence de dynamiques quantiques cohérentes (par exemple celles d’un spin unique) issues d’un système à nombreux corps (analogue à une boule à facettes).
Émergence de dynamiques quantiques cohérentes (par exemple celles d’un spin unique) issues d’un système à nombreux corps (analogue à une boule à facettes). © Jukić Buča Vendi & Buča Berislav, 2024