Bourse de thèse en chimie théorique quantiques H/F

Sujet de thèse :
Le projet de thèse s’inscrit dans le cadre du projet ANR CARES (« Chemically-AccuRate Excited States »), consacré au développement
de nouvelles méthodes de chimie quantique pour la description précise des états électroniques excités des molécules. Ces états jouent
un rôle central dans de nombreux domaines, tels que la conversion de l’énergie solaire, les diodes électroluminescentes organiques, la
photocatalyse ou encore la photochimie.
L’objectif principal de cette thèse est de développer de nouveaux algorithmes de type Selected Configuration Interaction (SCI) capables
de fournir des énergies d’états excités d’une précision chimique pour des systèmes moléculaires de taille croissante. Les méthodes SCI
constituent aujourd’hui l’une des approches les plus prometteuses pour approcher la solution exacte de l’équation de Schrödinger
électronique. Toutefois, leur application reste fortement limitée par le coût numérique et les besoins mémoire associés au traitement
d’espaces électroniques extrêmement grands.
Le travail de thèse portera plus particulièrement sur l’amélioration et l’optimisation de l’algorithme CIPSI implémenté dans le logiciel
open-source Quantum Package, développé au Laboratoire de Chimie et Physique Quantiques (LCPQ) à Toulouse. Plusieurs axes de
recherche complémentaires seront explorés.
Un premier volet concernera le développement d’algorithmes distribués capables d’exploiter efficacement les architectures de calcul
haute performance modernes. L’objectif sera notamment de répartir les vecteurs nécessaires à la diagonalisation de Davidson sur
plusieurs nœuds de calcul afin d’augmenter fortement la taille des systèmes accessibles.
Un second axe visera à réduire l’empreinte mémoire des calculs grâce à l’utilisation de représentations numériques compactes et de
techniques de compression de données sans perte. Ces approches permettront de limiter les coûts de stockage tout en conservant la
précision nécessaire à des calculs de référence.
Le projet abordera également l’implémentation de techniques de décomposition de Cholesky pour le traitement efficace des intégrales
biélectroniques, ainsi que l’utilisation hybride des processeurs CPU et GPU afin d’accélérer les opérations numériques les plus
coûteuses.
Cette thèse se situe à l’interface entre chimie théorique, calcul scientifique et calcul haute performance. Elle contribuera au
développement de nouvelles générations d’outils de chimie quantique capables de traiter avec une très grande précision des systèmes
moléculaires jusqu’ici hors de portée. Les développements réalisés seront diffusés sous forme open-source au sein du logiciel Quantum
Package et bénéficieront à une large communauté internationale en chimie théorique et en physique moléculaire.
Contexte :
Le Laboratoire de Chimie et Physique Quantiques (LCPQ) UMR5626 à Toulouse (Université Paul Sabatier) fait partie de l'Institut IRSAMC (physique) et est situé sur
Voir plus sur le site emploi.cnrs.fr...