Postdoctoral à Montpellier, France : Algorithmes quantiques pour les équations Kohn-Sham DFT

Contexte : La résolution du problème de la structure électronique en chimie quantique a été identifiée comme « l’application phare » car elle repose sur la résolution de l’équation de Schrödinger, dont la solution exacte à l’échelle informatique classique est exponentielle avec la taille du système, de la même manière que l’espace couvert par le qubits de l’ordinateur quantique. Néanmoins, les promesses attendues des applications de l’informatique quantique à la chimie quantique pourraient être fortement réduites pour certaines générations technologiques en raison de la profondeur des circuits et du bruit quantique. Comme alternative, la résolution des équations de Kohn-Sham sur des ordinateurs quantiques au lieu de l’équation de Schrödinger est proposée ici pour contourner les limitations susmentionnées. En mappant le système sans interaction KS sur un système en interaction exponentiellement plus petit, seuls les qubits log(N) sont nécessaires pour décrire un système avec N orbitales au niveau d’approximation DFT, ouvrant ainsi le traitement de systèmes plus grands [1]. Dans ce projet, nous visons à obtenir un avantage quantique pour le DFT dans la pratique plutôt que sur le plan conceptuel.

[1] B. Senjean et al., Vers une théorie fonctionnelle de la densité sur les ordinateurs quantiques ?, SciPost Phys. 14 055 (2023)

Il s’agit d’un poste postdoctoral de deux ans, financé par l’agence nationale de recherche (ANR) et encadré par Bruno Senjean (CNRS, Université de Montpellier) en collaboration avec Thierry Deutsch (CEA, Grenoble) et Luigi Genovese (CEA, Grenoble) , développeurs du code BigDFT.

– Concevoir une implémentation optimale de la DFT quantique sur des appareils quantiques (concernant l’encodage, la profondeur du circuit et le nombre de mesures).
– Implémentation de Q-DFT sur un code DFT bien établi et open source : le code BigDFT massivement parallèle et convivial pour python

Le candidat travaillera au département 5 de l’ICGM (« Chimie Physique Théorique et Modélisation ») : https://www.icgm.fr/linstitut/les-departements/d5/