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Développement de codes

Federica Agostini (MCF-HDR), Michèle Desouter-Lecomte (PR émérite), Dominik Domin (IR), Philippe Hiberty (DR émérite), Aurélien de la Lande (DR), David Lauvergnat (DR), Van-Oanh Nguyen-Thi (MCF-HDR), Pascal Pernot (DR)

Le groupe ThéoSim est fortement impliqué dans les développements de théories, d'approches numériques et de logiciels. Pour permettre la reproductibilité de nos travaux et une plus large diffusion, la plupart des codes source de ces logiciels sont en accès libre.

Ces développements se traduisent par des créations ou par la participation à des créations de codes ou de librairies. Dans la grande majorité des cas, ils sont disponibles via des plateformes de dépôt comme github ou gitlab :

  • deMon2k : code de DFT avec des développements en Real-Time Time-Dependent DFT. Un portage sur GPU en collaboration avec Karim Hasnaoui (IR-CNRS, IDRIS et Maison de la Simulation) a permis de dépasser les limites du programme en termes de nombre d’atomes traitables [Martinez2024]. Dans ce contexte nous avons bénéficié en 2023 d’un accès privilégié au supercalculateur Adastra du CINES dans le cadre des « Grands Challenges ».
  • Le groupe a développé la théorie "Valence-Bond" depuis de longues années ce qui a abouti à la création du code XMVB au sein du consortium « Xiamen Atomistic Computing Suite (XACS) ».
  • Plusieurs codes/utilitaires et librairies avec des applications principales en dynamique quantique :
                  • ElVibRot: code Fortran de dynamique quantique avec des particularités autour de représentation "sparse" de la fonction d'ondes nucléaire[Chen2022, Lauvergnat2023] et l’utilisation de coordonnées curvilignes (voir Tnum-Tana).
                  • Tnum-Tana : code ou librairie Fortran autour de l’utilisation et la manipulation de coordonnées curvilignes (sélection, tenseur métrique, opérateur énergie cinétique) [Lauvergnat2002, Ndong2013, Marsili2022]. Tnum permet d’obtenir des opérateurs énergie cinétique numériquement exactes grâce à l’utilisation de la « dérivation automatique ». Tana permet d’obtenir des opérateurs énergie cinétique analytique pour des systèmes moléculaires de grande taille. La librairie Tnum-Tana est couplée à des codes développés localement[Afansounoudji2023], mais aussi avec d'autres codes externes MCTDH [Schröder2022] et MidasCpp [Klinting2020, Bader2023].
                  • QuantumModelLib: Librairie Fortran de modèles (potentiels) analytiques principalement utilisée en dynamique quantique ou quantique-classique (G-CTMQC). Les gradients (hessiens) et couplages non-adiabatique (NAC) sont calculés numériquement et exactement grâce à l’utilisation de la « dérivation automatique ».
                  • AD_dnSVM: Librairie Fortran de « dérivation automatique ».
  • HEOM, TT-HEOM : codes de dynamique quantique de systèmes ouverts développés autour de la méthode des équations hiérarchiques du mouvement.
  • G-CTMQC : code incluant des méthodes de simulation quantiques-classiques développées à partir de la factorisation exacte de la fonction d’onde moléculaire.
  • Analyse des données, avec plusieurs codes ou librairies :
                • ErrViewLib, librairie R pour la validation des incertitudes de prédiction des modèles physico-chimiques.
                • SK-Ana, code d’analyse des données spectro-cinétiques par des méthodes chimiométriques ou paramétriques.
                • FitOCT, code pour l'estimation de la transparence des cornées par analyse d’images.
                • MC-ChemDB et ReactorUI, codes pour étudier un modèle couplé ions-neutres pour la simulation des plasmas photo-chimiques.
  • SMF (Statistical Molecular Fragmentation model) code pour calculer l’évolution des probabilités pour tous les canaux de fragmentation d'une molécule sans avoir besoin des constantes cinétiques.