Doctorant (H/F) Développement d'algorithmes quantiques pour la chimie des états excités

Sujet de thèse :
Les processus photochimiques et photophysiques ultrarapides déclenchés par l'absorption de la lumière UV-visible impliquent des transferts d'énergie, de charge, de matière et d'information. Les processus sans rayonnement, en particulier, sont régis par des couplages non adiabatiques (NAC) entre états électroniques, influencés par les vibrations moléculaires. Cette interaction va au-delà de l'approximation de Born-Oppenheimer, avec la représentation adiabatique du problème électronique (solutions propres de l'hamiltonien électronique) couramment utilisée en chimie quantique. En particulier, lorsque deux états adiabatiques dégénèrent à une intersection conique, les NAC divergent, rendant le problème mathématiquement instable. Pour résoudre ce problème, un changement de base unitaire dépendant de la géométrie globale, appelé transformation adiabatique-diabatique (ADT), est appliqué pour créer une base électronique stable, bien que cette transformation ne soit pas toujours unique ni strictement valide. Les résultats préliminaires indiquent qu'une telle transformation peut être réalisée avec succès par le "state-average orbital-optimized variational quantum eigensolver" (SA-OO-VQE) [1], un algorithme hybride quantique/classique (« quantique » et « classique » désignant ici les ordinateurs quantiques et classiques) conçu pour traiter les états fondamentaux et excités sur un pied d'égalité, essentiels pour décrire les intersections coniques ou les croisements évités [1,2]. Le doctorant (H/F) se familiarisera avec la méthode et la généralisera (théorie et code) à trois états ou plus. Il explorera également la méthode de diabatisation ab initio qui ne nécessite aucun post-traitement ADT, sur les ordinateurs classiques et quantiques.

[1] S. Illésová, M. Beseda, S. Yalouz, B. Lasorne, B. Senjean. Transformation-free generation of a quasi-diabatic representation from the state-average orbital-optimized variational quantum eigensolver. J. Chem. Theory Comput. 2025, 21, 11, 5457 (2025)
[2] S. Yalouz, B. Senjean, J. Günther, F. Buda, T.E. O'Brien, L. Visscher, A state-averaged orbital-optimized hybrid quantum–classical algorithm for a democratic description of ground and excited states, Quantum Sci. Technol. 6, 024004 (2021)
[3] S. Yalouz, E. Koridon, B. Senjean, B. Lasorne, F. Buda, L. Visscher, Analytical Nonadiabatic Couplings and Gradients within the State-Averaged Orbital-Optimized Variational Quantum Eigensolver, J. Chem. Theory Comput. 18, 2, 776 (2022)
Contexte :
Laboratoire d'accueil: Département 5 "Chimie Physique Théorique et Modélisation" de l'Institut Charles Gerhardt de Montpellier, 1919 route de Mende, 34293 Montpellier.

Le doctorant (H/F) travaillera dans une équipe comprenant d'autres doctorant et étudiants en master, ainsi que des postdoctorants travaillant sur des sujets complémentaires.