Soutenance de thèse de Mario Dagrada

Mario Dagrada, doctorant dans l'équipe Théorie quantique des matériaux (TQM), soutient sa thèse le mercredi 28 septembre 2016 à 14 h.

UPMC - 4 place Jussieu - 75005 Paris - Grande salle de visioconférence de l'UPMC (bâtiment Atrium, niveau R-d-C).

Simulations de Monte Carlo quantique améliorées: de systèmes ouverts aux solides cristallins

Résumé

Dans cette thèse nous présentons des progrès algorithmiques ainsi que plusieurs applications des méthodes de Monte Carlo quantique (QMC) pour les calculs de structure électronique à partir des premiers principes. En général, le QMC est une technique qui donne des résultats très précis même pour des systèmes à forte corrélation électronique. En dépit d’un coût computationnel élevé, ses atouts restent l’allure polynomiale N4 en fonction de la taille (N) du système et une très efficace parallélisation algorithmique. Les améliorations que nous proposons permettent d’étudier par QMC des systèmes de plus grosse taille voire infiniment étendus (périodiques), avec l’ambition de faire du QMC une alternative valable à la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Tous les résultats ont été obtenus par le logiciel TurboRVB, dont nous avons contribué au développement récent. D’abord, nous présentons une implémentation du QMC basée sur la fonction d’onde Jastrow-Geminale qui combine une grande flexibilité avec une forme analytique compacte, tout en gardant un traitement précis des corrélations électroniques. Nous avons appliqué une technique originale de plongement de l’atome dans son propre environnement pour réduire la taille de la base atomique d’orbitales à la molécule d’eau ainsi qu’à un modèle simplifié du transfert de protons (TP) dans l’eau. Nos résultats ouvrent la voie à l’étude des phénomènes microscopiques tels que le TP directement par QMC.

Ensuite, nous avons amélioré notre méthode afin de simuler les solides cristallins. Grâce à une nouvelle procédure pour choisir de manière appropriée les conditions aux limites de la fonction d’onde, nous avons pu réduire considérablement les erreurs de taille finie qui affectent les simulations QMC des solides. Sur la base des techniques développées, nous étudions enfin le FeSe, supraconducteur à base de fer. Le QMC fournit le meilleur résultat concernant la structure cristalline du FeSe ; via une étude systématique du paysage énergétique à différentes configurations magnétiques, nous montrons un lien fort entre la structure, le magnétisme et les mouvements de charge dans ce matériau, prélude à une compréhension quantitative de la supraconductivité à haute température critique des premiers principes.