QARES
Algorithmes Quantiques pour la structure électronique
Porteurs
Matthieu Saubanère, CNRS
Aperçu
Le projet QARES a pour objectif de concevoir des algorithmes quantiques visant à résoudre l’important problème de la structure électronique tant pour l’état fondamental que pour les états excités en chimie quantique et en physique de la matière condensée.
Mots-clés : Informatique quantique, algorithmes quantiques, chimie quantique, physique de la matière condensée, théorie de la fonction d’onde, théorie de la fonctionnelle de la densité, Eigensolver quantique variationnel, estimation de la phase quantique
En résumé
Basés à la fois sur la théorie de la fonction d’onde et la théorie de la fonctionnelle de la densité, les algorithmes quantiques proposés par le projet QARES vont permettre d’appréhender la simulation des proprietés électronique de molécules et matériaux pour des systèmes complexes par leur taille ou leur structure électronique relevant de la corrélation forte. Des stratégies complémentaires, basées sur des approches de type « Variational Quantum Eigensolver » ou sur des approches de type de « Quantum Phase Estimation », permettent le développement d’algorithmes spécifiques pour les différentes ères technologiques, depuis « Noisy Intermediate Scale Quantum » (NISQ) jusqu’à « Fault-Tolerant ».
Le succès de QARES devrait bénéficier à court terme à de nombreuses communautés académiques et industrielles telles que la catalyse, le stockage et la conversion d’énergie, l’électronique moléculaire, la spintronique, les technologies quantiques, et les systèmes biologiques. À plus long terme, QARES contribuera à préparer l’avènement d’une découverte efficace de matériaux et/ou de médicaments.
Défis
Le cœur du projet QARES est de concevoir des algorithmes quantiques polyvalents qui :
- surmontent les limitations actuelles des méthodes classiques pour les grands systèmes et/ou complexes (c’est-à-dire fortement corrélés)
- sont utiles pour un grand nombre d’applications et de communautés en donnant accès à une large gamme de propriétés électroniques à l’état fondamental et excité
- suivent l’évolution des technologies quantiques dans les différentes ères quantiques.
Tâches
- WP1 : Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT) sur ordianteur quantiques.
- WP2 : Méthodes d’embedding sur ordinateurs quantiques
- WP3 : Théorie de la Fonction d’Onde sur ordinateur quantique pour les Systèmes Fortement Corrélés
- WP4 : Application, benchmark et plateforme numérique
Le consortium
- Institut de Chimie de Strasbourg (IC, CNRS / Université de Strasbourg)
- Institut Charles Gerhard Montpellier (ICGM, CNRS / ENSCM / Université de Montpellier)
- Laboratoire Onde et Matière d’Aquitaine (LOMA, CNRS / Université de Bordeaux)