L'expansion de l'univers ressemble à un ballon que l'on gonfle : les galaxies s'éloignent les unes des autres et l'espace lui-même s'étire. Dans ce modèle, appelé espace de Sitter, il existe un point de vue particulier : l'observateur ne voit qu'une partie du monde, délimitée par un horizon que la lumière ne peut franchir.
Les physiciens soupçonnent depuis longtemps que tout ce qui se passe à l'intérieur de ce volume peut être décrit par une théorie « plate » à la frontière, comme un hologramme à la surface du ballon. Dans ce nouveau travail, les auteurs construisent un tel double holographique pour une particule massive. Ils prennent une théorie quantique des champs à la frontière et, grâce à une astuce mathématique — le prolongement analytique — obtiennent une description de la particule dans le volume. Il en résulte un objet particulier : un défaut qui préserve une certaine symétrie (l'invariance PT) et reproduit les bonnes corrélations quantiques, à savoir la fonction de Wightman de Bunch-Davies.
Mais lorsque les chercheurs ont tenté de mesurer l'intrication quantique via l'entropie, il s'est avéré que celle-ci ne voyait que la moitié du tableau — seulement la partie réelle d'une quantité importante (la charge centrale). La partie imaginaire, responsable d'effets plus subtils, leur échappait. Les auteurs ont alors proposé un autre outil : une géodésique unique de genre temps — le chemin qu'une particule massive pourrait suivre dans le volume. En intégrant les corrélations le long de cette ligne, on parvient à reconstruire le lien entre un opérateur dans le volume et une combinaison de deux blocs à la frontière (le bloc OPE et son partenaire « casimirien »).
Cette astuce ne donne pas seulement une image complète des corrélations, elle permet aussi de dériver l'anomalie quantique — la violation de la symétrie classique au niveau quantique — directement à partir des symétries du groupe dS/CFT. Ainsi, la géométrie à l'intérieur du volume et la physique à la frontière se trouvent étroitement liées.
Le principe holographique a d'abord été proposé pour les trous noirs : il s'est avéré que toute l'information sur ce qui est tombé dans le trou peut être encodée sur sa surface, comme sur une pellicule. Plus tard, l'idée a été étendue à l'univers entier : peut-être que notre monde tridimensionnel n'est qu'une projection d'une lointaine frontière bidimensionnelle.
Dans le roman « Blindsight » de Peter Watts, un vaisseau extraterrestre utilise des projections holographiques pour communiquer — comme si toute la physique à l'intérieur du volume était encodée sur sa coque.