Thèse Etude Ab Initio de la Décohérence et du Contrôle par une Champ Électrique d'Aimants Moléculaires H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Toulouse École doctorale : SDM - SCIENCES DE LA MATIERE - Toulouse Laboratoire de recherche : LCPQ - Laboratoire de Chimie et Physique Quantiques Direction de la thèse : Nicolas SUAUD ORCID 0000000197447375 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-09-22T23:59:59 À une époque où l'informatique quantique et le stockage de l'information à l'échelle nanométrique connaissent un essor sans précédent, l'identification de nouvelles plateformes moléculaires pour le traitement de l'information quantique est devenue un enjeu majeur. Les aimants moléculaires, architectures nanométriques constituées d'un petit nombre d'ions métalliques, se distinguent par leur remarquable bistabilité magnétique et leur potentiel en tant que bits quantiques (qubits).

Cependant, leur utilisation pratique reste actuellement limitée par les processus de relaxation et de décohérence, qui gouvernent la durée de vie des états quantiques (caractérisée par les temps T et T). Comprendre et quantifier les mécanismes microscopiques à l'origine de la décohérence demeure un défi scientifique central.

Ce projet de thèse vise à étudier ces mécanismes à l'aide de méthodes avancées de chimie théorique. Une attention particulière sera portée aux interactions spin-phonon, ainsi qu'aux couplages hyperfins et superhyperfins. Un intérêt spécifique sera consacré à l'identification des paramètres physico-chimiques clés (tels que la covalence, l'hybridation, la structure, les spins nucléaires, etc.) susceptibles d'être modulés afin d'optimiser les propriétés quantiques.

Dans la perspective d'un contrôle actif de ces systèmes, leur réponse aux perturbations externes - en particulier aux champs électriques - sera également étudiée, dans le but d'explorer de nouvelles stratégies de manipulation des états de spin à l'échelle moléculaire.

Le projet s'appuiera sur un large éventail de méthodes théoriques, incluant des méthodes de structure électronique de haute précision (approches corrélées et relativistes), des calculs de phonons, ainsi que la modélisation des interactions spin-phonon et des couplages fins et hyperfins.

À l'interface entre la chimie théorique et les technologies quantiques, ce projet ambitionne de contribuer au développement de nouveaux matériaux moléculaires dédiés au traitement de l'information quantique.

Le ou la candidat(e) devra manifester un fort intérêt pour les méthodologies de chimie théorique et les propriétés physico-chimiques de la matière. Des compétences en programmation (Fortran, C, Python) seront appréciées.
Ce projet s'inscrit dans le cadre du PEPR MolQuif (https://www.pepr-quantique.fr/en/projet/molqif-2/) qui vise à explorer le potentiel des complexes paramagnétiques pour jouer le rôle de bits quantiques (qubits) basés sur le spin, robustes et à l'état solide pour le traitement quantique de l'information. Compréhension des mécanismes microscopiques à l'origine de la décohérence quantique et de l'effet magnéto-électrique Méthodes basées sur la fonction d'onde (CASSCF, DDCI, CASPT2, NEVPT2) + prise en compte des effets relativistes (Spin-orbite, spin-spin) et méthodes de type DFT

Le ou la candidat(e) devra manifester un fort intérêt pour les méthodologies de chimie théorique et les propriétés physico-chimiques de la matière. Des compétences en programmation (Fortran, C, Python) seront appréciées.

• Python
• Programmation
• Fortran
• Chimie