Doctorat en chimie théorique (36 mois) H/F

Sujet de thèse :
À une époque où le calcul quantique et le stockage de l’information à l’échelle nanométrique connaissent un essor sans précédent, l’identification de nouvelles plateformes moléculaires pour le traitement de l’information quantique constitue un enjeu majeur. Les aimants moléculaires, architectures nanométriques composées d’un petit nombre d’ions métalliques, se distinguent par leur remarquable bistabilité magnétique ainsi que par leur potentiel en tant que bits quantiques (qubits).

Cependant, leur utilisation pratique demeure actuellement limitée par les processus de relaxation et de décohérence, qui gouvernent la durée de vie des états quantiques (caractérisée par les temps T₁ et T₂). La compréhension et la quantification des mécanismes microscopiques à l’origine de la décohérence représentent encore un défi scientifique fondamental.

Ce projet de doctorat vise à étudier ces mécanismes à l’aide de méthodes avancées de chimie théorique. Une attention particulière sera portée aux interactions spin-phonon, ainsi qu’aux couplages hyperfins et superhyperfins. L’identification des paramètres physico-chimiques clés (tels que la covalence, l’hybridation, la structure, les spins nucléaires, etc.) susceptibles d’être modulés afin d’optimiser les propriétés quantiques constituera également un axe central du projet.

Dans la perspective d’un contrôle actif de ces systèmes, leur réponse à des perturbations externes — en particulier aux champs électriques — sera également étudiée, dans le but d’explorer de nouvelles stratégies de manipulation des états de spin à l’échelle moléculaire.

Le projet s’appuiera sur un large éventail de méthodes théoriques, incluant des approches de structure électronique de haute précision (méthodes corrélées et relativistes), des calculs de phonons, ainsi que la modélisation des interactions spin-phonon et des couplages fins et hyperfins.

À l’interface entre la chimie théorique et les technologies quantiques, ce projet ambitionne de contribuer au développement de nouveaux matériaux moléculaires dédiés au traitement de l’information quantique.

Le ou la candidate devra manifester un fort intérêt pour les méthodologies de chimie théorique ainsi que pour les propriétés physico-chimiques de la matière. Des compétences en programmation (Fortran, C, Python) seront appréciées.
Contexte :
Les recherches se feront au sein de l'équipe SEM (6 permanents dont 2 émérites) du LCPQ (30 permanents). Le groupe SEM développe des approches de chmie théorique pour étudier les propriétés magnétiques de complexes ou matériaux de métaux de transition, lanthanides ou actinides