Perceval: A Software Platform for Discrete Variable Photonic Quantum Computing

We introduce Perceval, an evolutive open-source software platform for simulating and interfacing with discrete variable photonic quantum computers, and describe its main features and components. Its Python front-end allows photonic circuits to be composed from basic photonic building blocks like photon sources, beam splitters, phase shifters and detectors. A variety of computational back-ends are available and optimised for different use-cases. These use state-of-the-art simulation techniques covering both weak simulation, or sampling, and strong simulation. We give examples of Perceval in action by reproducing a variety of photonic experiments and simulating photonic implementations of a range of quantum algorithms, from Grover's and Shor's to examples of quantum machine learning. Perceval is intended to be a useful toolkit both for experimentalists wishing to easily model, design, simulate, or optimise a discrete variable photonic experiment, and for theoreticians wishing to design algorithms and applications for discrete-variable photonic quantum computing platforms

Développement d'une méthode de potentiel-modèle à un électron pour l'étude de systèmes diatomiques excités : application à l'échange de charge d'ions multicharges dans des plasmas astrophysiques

Cette thèse développe les points suivants : Réactions d'échange de charge avec les ions multicharges dans le milieu interstellaire. Calcul de structure moléculaire. Développement d'une méthode de potentiel-modèle à un électron. Traitement collisionnel quantique de l'échange de charge des ions C(+2), Si(+2), N(+3) et C(+4) avec l'hydrogène atomique dans le milieu interstellaire.pas de résum

Physico-chimie des atomcules d hélium antiprotonique (modélisation de processus réactifs en présence d antimatière)

GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Calcul haute performance et mécanique quantique (analyse des ordonnancements en temps et en mémoire)

Ce travail présente l'apport de l'ordonnancement pour la programmation parallèle performante d'applications numérique en mécanique et chimie quantique. Nous prenons deux exemples types de résolution de l'équation de Schrödinger-Boîte Quantique (BQ) et Méthode des Perturbations d'ordre 2 (MP2)- qui nécessitent de grosses ressources en calcul et mémoire. La programmation (échange de messages et/ou multithreading) des machines parallèles (distribuées ou SMP) est illustrée par les performances obtenues avec le benchmark Linpack sur la grappe I-cluster (INRIA). Le manque de portabilité du code hautement performant obtenu montre l'importance d'un environnement de programmation parallèle permettant de découpler le codage de l'algorithme de son ordonnancement sur la machine cible. Nous introduisons alors ATHAPASCAN, qui repose sur l'analyse du flot données, pour calculer dynamiquement des ordonnancements prouvés efficaces. Un premier critère d'efficacité est le temps de calcul. Sur certains modèles de machines, la théorie et l'expérience montrent que ATHAPASCAN permet des ordonnancements qui garantissent des exécutions efficaces pour certains algorithmes adaptés à BQ, de type itératif (méthode de Lanczos). Un deuxième critère fondamental est l'espace mémoire requis pour les exécutions parallèles en calcul numérique ; c'est particulièrement critique pour MP2. Nous proposons d'annoter le Graphe de Flot de Données (GFD) manipulé par ATHAPASCAN pour prendre en compte la mémoire et permettre des ordonnancements dynamiques efficaces en mémoire. Pour MP2, dont le GFD est connu statiquement, un ordonnancement efficace en temps et en mémoire est donné.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocGRENOBLE-MI2S (384212302) / SudocSudocFranceF

Improved algorithm for triple-excitation contributions within the coupled cluster approach

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Universal R12 suited basis sets for atoms from Lithium to Fluorine

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Collisions moléculaires inélastiques dans l'univers froid : Nouvelles surfaces de potentiel et taux de collision pour CO, HC3N et H2O avec H2 et He

AVEC LES PROGRES DES INSTRUMENTS DEDIES A L'ASTRONOMIE MOLECULAIRE REALISES DURANT LES DERNIERES DECENNIES ET A VENIR (HERSCHEL ET ALMA), TOUJOURS PLUS DE MOLECULES SONT OBSERVEES, ET LES SPECTRES OBTENUS SONT DE PLUS EN PLUS PRECIS. POUR INTERPRETER CES DONNEES, IL FAUT NOTAMMENT DES TAUX DE COLLISION D'ETAT A ETAT POUR LES MOLECULES OBSERVEES.LA PRECISION DES TAUX EST UN DES POINTS CENTRAUX DE CETTE THESE. CECI, AUSSI BIEN DANS LA RECHERCHE D'UN MAXIMUM DE PRECISION QUE DANS LA CARACTERISATION DU BESOIN ET DU COUT DE LA PRECISION DANS LES CALCULS QUE NOUS MENONS. SUR CO-H2, SYSTEME DE GRAND INTERET ASTROPHYSIQUE ET DEJA AMPLEMENT ETUDIE, NOUS ILLUSTRONS L'IMPORTANCE EGALE DES PRINCIPALES ETAPES DU CALCUL DANS LA PRECISION FINALE DES TAUX. SUR HC3N-H2, NOUS PARVENONS POUR LA PREMIERE FOIS A FAIRE UN AJUSTEMENT DE LA SURFACE D'ENERGIE POTENTIELLE (SEP) SUR UNE BASE SPHERIQUE, NOUS PERMETTANT UN TRAITEMENT QUANTIQUE DES COLLISIONS, LUI AUSSI INEDIT. DE FORTES REGLES DE SELECTION QUANTIQUES (ABSENTES AU NIVEAU CLASSIQUE) SONT OBSERVEES, QUI DEVRAIENT JOUER UN ROLE DANS LA MODELISATION ASTROPHYSIQUE DE CETTE MOLECULE. CES RESULTATS SONT EN PRINCIPE TRANSPOSABLES A TOUTES LES GROSSES MOLECULES LINEAIRES. FINALEMENT, NOUS DEVELOPPONS POUR H2O-H2 UNE SEP A NEUF DIMENSIONS INCLUANT TOUTES LES VIBRATIONS. L'AJUSTEMENT ORIGINAL ET PRECIS DE CETTE SURFACE NOUS PERMET DE STATUER SUR LE CHOIX OPTIMAL DE GEOMETRIES INTERNES POUR UNE MOLECULE RIGIDE, AINSI QUE DE CALCULER DES TAUX DE RO-VIBRATION. PLUS GRANDS D'UN ORDRE DE GRANDEUR QUE LES PRECEDENTES DONNEES, ILS MODIFIERONT L'INTERPRETATION DES OBSERVATIONS, NOTAMMENT CELLES A VENIR MENEES PAR LE SATELLITE HERSCHEL.WITH THE ADVANCES OF INSTRUMENTS DEDICATED TO MOLECULAR ASTRONOMY MADE DURING THE PAST DECADES AND FORTHCOMING (HERSCHEL AND ALMA), MORE AND MORE MOLECULES ARE DISCOVERED, AND OBSERVED SPECTRA BECOME MORE AND MORE PRECISE. FOR A GOOD UNDERSTANDING OF THESE DATA, ONE NEEDS STATE-TO-STATE COLLISIONAL RATES FOR THE OBSERVED MOLECULES.THE PRECISION OF RATES IS ONE OF THE KEY POINTS OF THIS THESIS: AT THE SAME TIME, WE SEEK THE MAXIMUM PRECISION AND CHARACTERIZE THE NEED AND COST OF PRECISION IN THE CALCULATIONS WE MAKE. CO-H2 IS A SYSTEM OF GREAT ASTROPHYSICAL INTEREST, PREVIOUSLY WIDELY STUDIED. WE SHOW ON THIS SYSTEM THE EQUAL IMPORTANCE OF THE MAIN STEPS OF THE CALCULATION IN THE FINAL PRECISION OF THE RATES. ON HC3N-H2, WE ACHIEVE FOR THE FIRST TIME A FIT OF THE POTENTIAL ENERGY SURFACE (PES) ON A SPHERICAL BASIS ALLOWING US TO CARRY OUT, ALSO FOR THE FIRST TIME, QUANTUM SCATTERING CALCULATIONS. STRONG QUANTUM SELECTION RULES ARE OBTAINED (ABSENT AT THE CLASSICAL LEVEL). THEY SHOULD PLAY A ROLE IN THE ASTROPHYSICAL MODELING OF THIS MOLECULE. THESE RESULTS ARE IN PRINCIPLE TRANSPOSABLE TO ANY LARGE LINEAR MOLECULE. FINALLY, WE BUILD FOR H2O-H2 A NINE-DIMENSIONAL PES, INCLUDING ALL VIBRATIONS. THE ORIGINAL AND AND PRECISE FIT OF THIS SURFACE ALLOWS US TO RULE ON THE OPTIMAL CHOICE OF GEOMETRIES FOR RIGID MOLECULES, AS WELL AS TO COMPUTE ROVIBRATIONAL RATES. THE LATTER, BEING ONE ORDER OF MAGNITUDE LARGER THAN THE PREVIOUS DATA, WILL CHANGE THE INTERPRETATION OF OBSERVATIONS, NOTABLY THOSE OF THE FORTHCOMING HERSCHEL SPACE TELESCOPE.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

On the role of high excitations in the intermolecular potential of H2-CO

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