Le projet américain STREAMLINE utilise l'intelligence artificielle pour faire progresser la recherche sur le problème quantique à N corps en physique nucléaire

Le 25 août 2026, un nouveau projet nommé STREAMLINE combine l'intelligence artificielle, l'apprentissage automatique et le supercalcul pour résoudre le problème quantique à N corps dans la recherche en physique nucléaire, avec pour objectif de simuler plus précisément les interactions entre protons et neutrons à l'intérieur du noyau atomique, et de fournir un soutien théorique à des questions de pointe telles que les étoiles à neutrons et les interactions fondamentales.

La difficulté du problème quantique à N corps réside dans le fait que, à mesure que le nombre de particules augmente, les interactions possibles entre elles croissent rapidement, et les méthodes de calcul traditionnelles atteignent rapidement les limites de la puissance de calcul. Même avec des supercalculateurs haute performance, on ne peut généralement traiter que des systèmes quantiques de taille relativement limitée. Le projet STREAMLINE espère, grâce à des méthodes d'apprentissage automatique, améliorer la capacité de simulation approximative de systèmes quantiques complexes, afin que l'échelle de calcul s'étende de manière plus contrôlable.

Les équipes de recherche participant au projet utilisent des réseaux de neurones pour représenter les fonctions d'onde quantiques. La fonction d'onde contient les informations clés permettant de décrire théoriquement un système quantique ; en remplaçant les équations traditionnelles par des réseaux de neurones, les chercheurs peuvent modéliser des systèmes auparavant difficiles à traiter. Selon le projet, les méthodes associées ont étendu la capacité de simulation d'environ une douzaine de particules en interaction à environ 100 particules, offrant ainsi une nouvelle voie de calcul pour étudier des systèmes plus proches du noyau atomique réel.

Les résultats théoriques produits par ce projet incluent des observables physiques telles que la taille, l'énergie et la structure des noyaux atomiques, qui peuvent être comparés aux données expérimentales obtenues auprès d'installations telles que le système d'accélérateur linéaire tandem de l'Argonne National Laboratory (ATLAS), renforçant ainsi le lien entre la théorie nucléaire et les mesures expérimentales.

Le projet STREAMLINE est mené en collaboration entre plusieurs universités et laboratoires nationaux. L'installation de faisceaux d'isotopes rares de l'Université d'État du Michigan pilote la relance du projet de collaboration STREAMLINE 2, avec la participation notamment du Fermi National Accelerator Laboratory du Département de l'Énergie des États-Unis, de l'Oak Ridge National Laboratory, de la Florida State University, de la North Carolina State University, de l'Ohio State University, de l'Université de l'Ohio, de l'Université du Tennessee et de l'Argonne National Laboratory.

Côté Argonne National Laboratory, les capacités de recherche en théorie nucléaire sont combinées à des ressources avancées de supercalcul, notamment le supercalculateur Aurora situé à l'Argonne Leadership Computing Facility. Ce projet s'inscrit également dans la direction du programme « Genesis » du Département de l'Énergie des États-Unis, qui vise à accélérer la découverte scientifique et l'innovation grâce à l'intelligence artificielle. Les chercheurs estiment que l'intelligence artificielle peut non seulement être utilisée pour l'analyse de données, mais aussi devenir un outil important pour construire et résoudre des modèles complexes dans la recherche en physique fondamentale.