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Post-doc : Nouvelles approches numériques de dynamique quantique: applications aux molécules piégées dans des cavités H/F

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
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Informations générales

Référence : USR3441-MATHAE-007
Lieu de travail : GIF SUR YVETTE
Date de publication : jeudi 10 janvier 2019
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 18 mois
Date d'embauche prévue : 1 avril 2019
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2600 - 3600 € / mois brut selon expérience
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : 1 à 4 années

Missions

Un emploi post-doctoral financé par le Centre d'Excellence E-CAM (https://www.e-cam2020.eu/about-us/) est disponible pour travailler en collaboration avec Rodolphe Vuilleumier à l'ENS de Paris et David Lauvergnat à l'Université Paris-Sud à Orsay. Le candidat recruté explorera de nouvelles méthodes de dynamique quantique efficaces et précises en utilisant une combinaison de deux méthodes numériques complémentaires, intégrales de chemin et schéma de Smolyak, pour étudier des systèmes moléculaires flexibles (tels que les clathrates d'hydrogène). En particulier et en liaison avec l'infrastructure de développement logiciel de E-CAM, l'aspect HPC est un point clé du projet.

L'emploi démarrera aussitôt que possible et se terminera au plus tard fin septembre 2020. La personne recruté aura comme attache principale la Maison de la Simulation à Paris-Saclay au sud de Paris.

Activités

Dans ce projet, nous explorerons de nouvelles méthodes de dynamique quantique pour étudier à partir de premiers principes le comportement de systèmes moléculaires flexibles présentant des états quantiques délocalisés couplés à un environnement. Une telle situation se présente par exemple dans le cas de molécules encapsulées dans une nano-cavité, en particulier dans les clathrate-hydrates. Une première application concernera les clathrates d'hydrogène, qui ont été étudiés de manière extensive, théoriquement et expérimentalement.

Le but du projet est de combiner deux approches complémentaires : (i) Le schéma de Smolyak introduit récemment en dynamique quantique. Il utilise une description de fonction d'onde mais permet de dépasser le comportement exponentiel du produit direct de grilles de coordonnées en le substituant par une somme de produits de grilles plus petites. Cette nouvelle technique a été implantée dans le code ElVibRot développé à Orsay. Une implémentation OpenMP a donné récemment de bonnes accélérations. Un point important sera de généraliser l'implémentation actuelle avec un parallélisme MPI et si possible avec un parallélisme multi-niveaux (OpenMP/MPI ou GPU). (ii) La méthodes des intégrales de chemin qui est exacte pour la description des propriétés thermodynamiques d'équilibre. En utilisant une linéarisation appropriée, une extension aux propriétés dynamiques a été proposée récemment et utilisée dans le code PaPIM de l'ENS. Toutefois, la description d'états délocalisés tels que des états rotationnels de basse énergie apparait difficile dans ce formalisme à cause du grand nombre de pas discrets requis pour décrire les chemins. Le présent projet vise à combiner les deux approches avec certains degrés de liberté décrits par l'approche grilles de Smolyak tandis que d'autres seront décrits par les intégrales de chemin.

Compétences

Le post-doc recruté devra avoir une connaissance préalable de développement de codes Fortran pour le HPC (OpenMP/MPI) et maitriser au moins une méthode de simulation quantique pour des systèmes moléculaires : dynamique quantique ou intégrales de chemin.

Contexte de travail

Le postdoc recruté sera localisé à la Maison de la Simulation et il/elle bénéficiera de l'expertise locale en parallélisme ainsi que de celle développée au sein du programme E-CAM. Il bénéficiera aussi de l'expertise en dynamique quantique et formalisme des intégrales de chemin que ce soit à l'Université Paris-Sud avec David Lauvergnat ou à l'ENS de Paris avec Rodolphe Vuilleumier.

Informations complémentaires

E-CAM (European HPC Center of Excellence) est une e-infrastructure pour la formation et le développement de logiciels en simulation et modélisation en relation avec l'industrie (https://www.e-cam2020.eu/about-us/). Les aspects de HPC sont particulièrement important pour ce projet et quatre domaines d'intérêt scientifique en informatique sont considérés, dont la "dynamique quantique" (https://www.e-cam2020.eu/quantum-dynamics/).

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