Projet ANR-07-BLAN-0156 – DYNAMIX : Development of Mixed Quantum-Classical approaches for the study of ultrafast molecular dynamics and decoherence
Programme : Blanc (BLANC) 2007
Année de financement : 2007
Coordinateur du projet : UNIVERSITE TOULOUSE III [PAUL SABATIER] (UNIVERSITE TOULOUSE III [PAUL SABATIER])
Partenaires : Université de Toulouse III - Paul Sabatier
Montant : 115000.0 euros
Date de début : 2008
Durée : 24 mois
Résumé : L'objectif de ce projet de recherche est le développement de nouvelles -  méthodes de propagation mixtes classiques-quantiques et leur application -  à l'étude de la dynamique moléculaire ultra-rapide et des processus de -  décohérence, à la fois sur la base de systèmes modèles et en interaction -  directe avec des expériences laser femtosecondes. -  La dynamique en temps réel de systèmes multidimensionnels complexes -  et anharmoniques est l'un des grands défis de la physique contemporaine, -  avec des implications dans des domaines larges de la dynamique -  réactionnelle en chimie et en biologie. Le développement de lasers -  ultra-courts, dans un premier temps dans le domaine femtoseconde et -  plus récemment dans le domaine attoseconde, permet de suivre la -  dynamique de tels systèmes en temps réel et fournit un grand nombre -  d'informations dynamiques détaillées qui jusqu'à présent étaient -  inaccessibles. L'interprétation de ces mesures demande des simulations -  théoriques détaillées qui dépassent le cadre d'une description statistique -  et qui nécessitent un traitement quantique de la dynamique. Malgré le -  succès de méthodes numériques performantes et la croissance des -  ressources informatiques, il n'est en général pas possible de décrire -  complètement la dynamique quantique de systèmes complexes comme -  des molécules ou des agrégats incrustés en matrice ou déposés sur des -  surfaces, ou des chromophores dans une protéine. La complexité réside -  non seulement dans le nombre d'atomes mais aussi dans la diversité des -  interactions mises en jeu, les effets d'un environnement et la diversité des -  réponses à l'excitation par un champs externe. En conséquence, le -  développement de nouvelles méthodes de propagations quantiques à -  haute dimensionnalité ou d'approches mixtes classiques-quantiques est -  un domaine de recherche actif , avec des implications au delà du domaine -  de la physique atomique ou moléculaire. -  -  Dans ce contexte scientifique, l'objectif du projet proposé est le -  développement de nouvelles, et potentiellement plus performantes, -  méthodes de propagation mixtes classiques-quantiques. Ces approches -  seront appliquées à l'étude de processus de décohérence et à la -  modélisation d'expériences laser réalistes résolues en temps. -  Parmi le large domaine d'applications de la nouvelle méthodologie, nous -  voulons nous concentrer sur le problème de la décohérence pour deux -  raisons. Premièrement, ce processus est considéré comme l'un des -  principaux obstacles au traitement quantique de l'information, qui repose -  généralement sur la manipulation d'états purs. Deuxièmement, de récents -  développements dans les techniques de mise en forme des impulsions -  laser ont suscité de nombreux efforts visant à utiliser ces impulsions pour -  induire des mouvements atomiques prédéfinis. En particulier, avec le -  développement récent de techniques de mise en forme d'impulsions dans -  le domaine infra-rouge, le contrôle des réactions chimiques sans -  excitations électroniques pourrait devenir réalité dans un futur proche. -  Néanmoins, dans ce contexte également, la décohérence est -  considérée comme l'obstacle majeur à une réalisation expérimentale. -  En complément du développement de nouvelles méthodes et de calculs -  modèles, des simulations pour des systèmes réels comme des dimères -  excités électroniquement dans un environnement de gaz rares ou des -  chromophores excités vibrationnellement dans un environnement -  biologique seront considérés. Dans ces applications, une attention -  spéciale sera portée à des observables qui dépendent directement de -  l'évolution temporelle cohérente du système étudié, comme le mouvement -  cohérent d'un paquet d'ondes ou des signaux de spectroscopie -  multidimensionnelle. Ceci permettra non seulement de comparer -  directement aux expériences, et ainsi d'aider à interpréter les signaux -  mesurés, mais permettra également de valider les no