Le calcul haute performance est aujourd’hui au cœur des activités de recherche. En particulier, la recherche fondamentale en physique nucléaire théorique repose sur des codes numériques performants pour réaliser des calculs ab initio des noyaux atomiques. Ces calculs permettent d’établir des prédictions systématiques, tant pour les études fondamentales des systèmes nucléaires que pour le soutien aux activités expérimentales. Des progrès considérables ont été réalisés ces dernières années sur cette thématique, ce qui a amené l’équipe du CEA à réaliser, en 2026, le calcul ab initio du noyau lourd U-238, une première dans ce domaine.

Malgré ces avancées, les calculs ab initio de structure nucléaire et, en particulier, les calculs de réactions impliquant des noyaux lourds demeurent extrêmement difficiles. Dans ce contexte, l’informatique quantique émerge comme un nouveau paradigme de calcul susceptible de bouleverser les approches actuelles et de contribuer à lever certains des verrous numériques existants. Dans cette perspective à long terme, l’équipe du CEA a lancé, il y a quelques années, une activité de recherche consacrée aux algorithmes quantiques appliqués au problème nucléaire à plusieurs corps.

Dans le prolongement de ces travaux, ce projet de thèse vise à développer des algorithmes quantiques permettant de calculer des fonctions de Green à plusieurs corps. Les fonctions de Green constituent une quantité centrale de la théorie des systèmes à N-corps : elles capturent les corrélations entre les constituants du système et permettent d’accéder aisément aux observables. De plus, ces objets sont pertinents non seulement pour l’étude des propriétés statiques des noyaux, mais ils se prêtent naturellement à la description de processus dynamiques, tels que les réactions nucléaires. Ces dernières propriétés les rendent particulièrement intéressantes pour l’informatique quantique, dans laquelle l’évolution dynamique d’un système quantique peut être encodée de manière naturelle.

Le projet portera sur des protocoles de calcul hybrides, combinant des opérations quantiques et classiques. Les algorithmes seront implémentés et testés sur des émulateurs quantiques et, dans la mesure du possible, sur des plateformes quantiques digitales. Les résultats de ce projet contribueront à définir les stratégies de calcul qui seront mises en œuvre à l’avenir en théorie nucléaire ab initio.