Holographie, Horizons Cosmologiques Et Information Quantique en Gravité Quantique

**Holographie, horizons cosmologiques et information quantique en gravité quantique // Holography, Cosmological Horizons, and Quantum Information in Quantum Gravity**:

- Réf **ABG-135144**
**ADUM-69220**
- Sujet de Thèse
- 16/01/2026
- École polytechnique
- Lieu de travail- Palaiseau Cedex - Ile-de-France - France
- Intitulé du sujet- Holographie, horizons cosmologiques et information quantique en gravité quantique // Holography, Cosmological Horizons, and Quantum Information in Quantum Gravity
- Mots clés- gravité quantique, holographie, horizon cosmologique, espace-temps de Sitter
quantum gravity, holography, cosmological horizon, de Sitter spacetime

**Description du sujet**:

- En gravité quantique, lorsque le principe holographique est applicable, il affirme qu'une théorie gravitationnelle définie dans un espace-temps donné peut être entièrement décrite par une théorie sans gravité localisée sur un bord approprié de cet espace-temps. La correspondance AdS/CFT constitue à ce jour l'illustration la plus aboutie de ce principe. Dans ce cadre, l'existence d'un bord spatial non gravitant permet de placer l'observateur à l'infini, de sorte qu'il ne rétroagisse pas sur la géométrie et que les observables physiques y soient bien définies en termes de corrélateurs de champs sur le bord.

La question de savoir si un principe holographique analogue peut s'appliquer à des univers plus réalistes se pose alors, et en particulier pour un espace-temps de type de Sitter. Dans ce cas, des difficultés conceptuelles majeures apparaissent. L'univers étant de taille finie, tout observateur se situe nécessairement à l'intérieur de l'espace, avec une masse, une entropie et une horloge propres, et rétroagit inévitablement sur la géométrie. Une théorie quantique de la gravité dans un tel univers clos ne peut donc faire abstraction de l'observateur, qui doit être inclus comme partie intégrante du système dynamique.

La thèse pourra explorer plusieurs aspects de cette problématique générale, parmi:

- l'étude des propositions récentes visant à donner une interprétation microscopique de l'entropie de Gibbons-Hawking, et leur compatibilité avec une description quantique cohérente d'une région causale de de Sitter ;
- l'analyse du rôle des algèbres de von Neumann associées aux régions causales en gravité quantique, et de la manière dont la complémentarité cosmologique et l'absence de factorisation de l'espace de Hilbert global se traduisent dans une formulation algébrique ;
- l'étude de l'entropie d'intrication associée à des sous-régions d'écrans holographiques situés sur l'horizon cosmologique, et la possibilité de relier cette entropie à des surfaces géométriques dans le cœur de de Sitter, par analogie avec les prescriptions de type Ryu-Takayanagi, dans un cadre où l'holographie est intrinsèquement dépendante de l'observateur ;
- l'exploration de ces questions dans des modèles effectifs en deux dimensions, tels que la gravité de Jackiw-Teitelboim ou des modèles de type DSSYK, qui offrent un laboratoire contrôlé pour tester les relations entre horizons, entropie, algèbres d'observables et dynamique gravitationnelle quantique ;
- une analyse basée sur l'équation de Wheeler-DeWitt.

In quantum gravity, when the holographic principle is applicable, it states that a gravitational theory defined in a given spacetime can be fully described by a non-gravitational theory located on a suitable boundary of that spacetime. To date, the AdS/CFT correspondence provides the most complete illustration of this principle. In this framework, the existence of a non-gravitating spatial boundary allows placing the observer at infinity, so that it does not backreact on the geometry and physical observables are well-defined in terms of field correlators on the boundary.

The thesis could explore several aspects of this general problem, including:

- the study of recent proposals aiming to provide a microscopic interpretation of the Gibbons-Hawking entropy, and their compatibility with a consistent quantum description of a causal region of de Sitter;
- the analysis of the role of von Neumann algebras associated with causal regions in quantum gravity, and how cosmological complementarity and the absence of factorization of the global Hilbert space manifest in an algebraic formulation;
- the study of entanglement entropy associated with subregions of holographic screens located on the cosmological horizon, and the possibility of relating this entropy to geometric surfaces in the bulk of de Sitter, in analogy with Ryu-Takayanagi-type prescriptions, in a framework where holography is intrinsically observer-dependent;
- the exploration of these questions in two-dimensional effective models, such as Jackiw-Teitelboim gravity or DSSYK-type models, which provide a controlled laboratory to test the relationships between horizons, entropy, algebras of observables, and quantum gravitational dynamics;
- an analysis based on the Wheeler-DeWitt equation.

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