La précision des codes quantiques
Publié par Redbran le 06/04/2016 à 12:00
Source: CEA

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La première analyse comparative extensive de codes quantiques permet leurs améliorations

L'équation de Schrödinger est une équation fondamentale en mécanique quantique qui est utilisée pour calculer et prédire la structure et les propriétés des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) et des molécules en utilisant des superordinateurs massivement parallèles. Une équipe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le...) internationale, incluant des chercheurs du CEA, s'est attelée à étudier les nombreux codes u??tilisés par ces superordinateurs afin d'en comparer les prédictions. Leurs résultats publiés le 25 mars 2016 dans Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient...) permettent dès lors s'informer simplement les utilisateurs sur la précision de ces codes.?

?L'équation de Schrödinger (L'équation de Schrödinger, conçue par le physicien autrichien Erwin Schrödinger en 1925, est une équation fondamentale en physique quantique non-relativiste. Elle...) est un postulat de la mécanique quantique (Fille de l'ancienne théorie des quanta, la mécanique quantique constitue le pilier d'un ensemble de théories physiques qu'on regroupe sous l'appellation générale de physique quantique. Cette dénomination...) qui décrit l'évolution spatiale et temporelle d'une particule, tel qu'un électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des composants de l'atome.). Elle remplit alors le même rôle que la relation fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) de la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) en mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission,...) classique. Grâce à son approximation (Une approximation est une représentation grossière c'est-à-dire manquant de précision et d'exactitude, de quelque chose, mais encore assez significative pour...) au travers de la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur l’observation ou...) de la fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent d'autres en argument....) de la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à...) (DFT pour Density Functional Theory), cette équation (En mathématiques, une équation est une égalité qui lie différentes quantités, généralement pour poser le problème de leur identité. Résoudre l'équation consiste à...) permet de prédire les propriétés et l'évolution des matériaux. La DFT est une méthode de calcul quantique utilisée par des dizaines de milliers de personnes dans le monde (Le mot monde peut désigner :), dans les organismes de recherche ou les entreprises. Elle s'est imposée grâce à un bon compromis entre précision et rapidité.

Or, la popularité croissante de cette méthode a donné lieu à une vaste gamme de codes dédiés à la prédiction des propriétés moléculaires et cristallines. Cependant, chaque code implémente le formalisme d'une manière différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application définie à l'aide de...), ce qui soulève des questions sur la repro??ductibilité des prédictions engendrées.

C'est pourquoi 15 codes utilisant 40 potentiels (1) et jeux de fonctions de base différents, ont été évalués sur l'équation d'états de 71 cristaux élémentaires.? Ce résultat, d'un effort communautaire sans précédent auquel ont ?participé des chercheurs de l'INAC (Institut Nanosciences et Cryogénie (La cryogénie est l'étude et la production des basses températures (inférieures à -150 °C) dans le but de comprendre les phénomènes physiques qui s'y manifestent. Elle possède...) – CEA/ Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) Grenoble Alpes) et de la Direction des Applications Militaires du CEA, démontre que les variations des prédictions de ces codes sont comparables aux variations des résultats collectés par des expériences de haute précision.

Dès lors, dans cet article de Science, les chercheurs proposent un indice de référence. Celui-ci fournit un cadre simple et performant aux utilisateurs quant à la précision de ces codes afin de permettre le développement de nouvelles applications en fournissant aux développeurs une référence en vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) d'améliorations méthodologiques.

Note:
(1) Le potentiel est une fonction mathématique caractérisant une interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.), on parle de potentiel lorsqu'un champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de vecteurs est à divergence nulle. Il peut alors s'écrire comme le gradient d'une fonction (qu'on appelle potentiel) qui est donc définie à une constante près. Cela permet de simplifier de nombreux calculs.


Pour plus d'information voir:
??- science 25 Mar 2016: Vol. 351, Issue 6280, DOI: 10.1126/science.aad3000
- le site de L'INAC
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