La construction de la prochaine génération d'accélérateurs de particules à haute intensité, de collisionneurs à haute luminosité, de sources lumineuses avancées ou d'accélérateurs laser-plasma requiert le développement de technologies et de concepts novateurs, en particulier en ce qui concerne les aimants supraconducteurs à très haut champ, les cavités d'accélération à gradient élevé, l'accélération laser-plasma et le contrôle des faisceaux extrêmes. Cela comprend, par exemple, la maîtrise de nouveaux matériaux supraconducteurs à température critique élevée, l'innovation en cryogénie pour limiter l'utilisation de l'hélium et des systèmes RF haute fiabilité et haute performance. L'utilisation de lasers à haute puissance impactant directement la matière ou par excitation d'ondes plasma est une technologie ambitieuse et prometteuse qui pourrait permettre de produire des systèmes compacts.

P2IO est impliqué dans plusieurs projets situés à Paris-Saclay : le 5^ème génération de source laser à électrons libres LUNEX-5, le laser multi-PW APOLLON, le complexe d'accélérateurs PERLE basé sur un linac récupérateur d'énergie (ERL) pour diverses applications et la source de neutrons compactes à haute intensité SONATE. Plusieurs de ces projets sont réalisés en collaboration avec les équipes du Labex PALM ou du département PHOM.

La mise à niveau ou la création de plateformes technologiques dédiées sera nécessaire pour développer ces technologies, construire des prototypes et les caractériser.

Le perfectionnement des techniques de détection et le développement de systèmes de détection spécifiques par les laboratoires de P2IO permettront de répondre aux besoins des équipes expérimentales menant des projets clés dans nos domaines. Cela inclut la recherche sur la matière noire et sur la nature des neutrinos, les tests de précision du Modèle Standard, l'études de phénomènes cataclysmiques dans l'Univers par des mesures de rayons gamma de haute énergie avec le futur observatoire du CTA, ainsi que les expériences sur des collisionneurs de haute énergie comme le CERN ou EIC, ou sur de nouvelles installations comme PERLE. Les principaux défis consisteront à améliorer la réponse du détecteur dans les environnements à taux de comptage et luminosité élevés, à réduire les bruits de fond et les seuils de détection, ainsi qu'à augmenter la résolution, la plage dynamique et l'efficacité des systèmes de détection souvent situés dans des environnements difficiles (rayonnement, basse température...). Parmi les développements possibles figurent l'exploration de nouveaux matériaux de détection, l'amélioration des techniques de discrimination de la forme des impulsions ainsi que la R&D sur l'électronique associée, dans le but de fournir une technologie de détection viable pour les installations expérimentales de la prochaine génération.

Le succès de ce programme nécessite une étroite collaboration entre les équipes impliquées dès les premières étapes, y compris l'intégration mécanique, l'électronique et le traitement de données. Parallèlement, nous appliquerons ces développements aux plateformes techniques telles que SCALP, ALTO, ANDROMEDE ou Virtual Data, ainsi qu'au travers d'accords de collaboration avec l'industrie.

P2IO a apporté son soutien au développement et à la gestion d'infrastructures informatiques communes : salles informatiques et centres de données à accès partagé, solutions logicielles innovantes de stockage et solutions logicielles de sauvegarde. En ce qui concerne les applications en physique, un soutien a également été apporté à l'architecture avancée et à la R&D algorithmique pour exploiter le parallélisme pour la sélection de données et les taches d'analyse. Au cours de la prochaine phase, P2IO encouragera et soutiendra les efforts émergents dans les laboratoires pour résoudre les défis informatiques à venir sur le traitement de données et la simulation dans notre communauté scientifique :

• Le défi du calcul intensif : le traitement et la simulation de grands ensembles de données physiques, allant des événements complexes des détecteurs aux images des télescopes, nécessitent des ressources informatiques considérables et des architectures avancées. Notamment, la simulation en astrophysique bénéficiera des infrastructures de supercalcul à l'échelle exa à venir. Un parallélisme et une architecture efficaces sont deux aspects clés pour faire correspondre les processeurs en évolution rapide avec le flux de travail physique de manière automatique et durable, pour produire des piles logicielles et des pipelines de données destinés à perdurer pendant plusieurs décennies.

• Le grand défi des données : du côté des E/S, l'explosion récente du volume de données enregistrées ou simulées par les expériences pose de nouveaux défis en matière de stockage de données et de localisation. De nouveaux outils inspirés des approches " big data " doivent être développés. Du côté algorithmique, les approches d'intelligence artificielle se sont avérées très efficaces pour la résolution de gros problèmes de données, et pourraient jouer un rôle croissant dans nos paradigmes de physique expérimentale et théorique. Les méthodes de "Deep Machine Learning " sont prometteuses pour le fondement de nombreux efforts de R&D dans notre communauté.

P2IO est impliqué dans cette recherche, bénéficiant de liens étroits avec la communauté "data science", en particulier "the UPSaclay Center for Data Science", un centre de recherche interdisciplinaire de UPSaclay.