Les aspects des calculus de chimie quantique à haute performance

Mark.Casida@UJF-Grenoble.FR

Résumé:

Le problème essentiel de la chimie quantique est la résolution de l’équation de Schrödinger à plusieurs électrons. Malheureusement pour obtenir "une précision chimique" (souvent définie comme 1 kcal/mole = 0,0433 eV = 0,00159 Eh) pour une molécule avec quelque dizaine d’atomes il fallait souvent utiliser les ressources d’un superordinateur. Le traitement d’un système d’une centaine d’atomes avec une précision chimique des systèmes à l’échelle nanométrique (1000 atomes ou plus) semblait donc hors de question. Mais l’évolution des algorithmes, des ordinateurs, et des algorithmes adaptés aux ordinateurs sont en train de changer cette situation. Aujourd’hui avec des algorithmes spéciaux, il est très possible à faire un calcul de chimie quantique de bonne précision avec un seul processeur sur une molécule de cent atomes avec la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Mais les architectures informatiques ont maintenant évolué pour nous permettre à envisager des calculs de la DFT sur une centaine de processeurs à la fois, pourvu qu’on puisse bien harmoniser le choix d’algorithme avec les nouvelles architectures. Je diviserai ma présentation en trois parties. Dans la première partie, je vais expliquer le type de problème physico chimique que nous ciblons et je décrirai brièvement la DFT. Dans la deuxième partie, je parlerai de l’évolution de la technologie algorithmique pour faire les calculs de type fonctionelle de la densité sur un seul processeur (DFt, pour "density-functional technology"). Finalement dans la troisième partie, j’aborderai le problème des méthodes d’ordre N et leur relation avec des calculs DFT massivement parallèle.