Laboratoire Charles Coulomb UMR 5221 CNRS/UM2 (L2C)

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Entropie configurationnelle par simulation multi-GPU

par Christelle EVE - publié le

Si on refroidit un liquide rapidement au dessous de sa température de fusion, celui-ci rentre dans un régime vitreux, caractérisé par une forte augmentation de la viscosité. En baissant encore la température, le liquide se solidifie et devient un verre, c’est-à-dire un solide amorphe. L’étude par ordinateur de cette transformation est très utile, car elle permet de mettre en évidence les processus microscopiques à l’œuvre dans le liquide et d’établir un lien direct avec les différents modèles
théoriques de la transition vitreuse. Cependant, à cause de l’augmentation des temps de relaxation, la simulation des systèmes vitreux nécessite la mise en place d’algorithmes efficaces et de ressources de calcul performantes. Au sein de l’équipe Physique Statistique au L2C, nous avons développé des méthodes permettant d’accélérer la simulation des ces systèmes de plusieurs ordres de grandeur (10 milliards de fois !) par rapport aux simulations standard [1]. Cela permet d’ étudier les propriétés thermodynamiques de systèmes vitreux dans un régime de température et de densité jamais atteint auparavant.
Dans ce cadre, nous nous sommes intéressés récemment à une nouvelle méthode pour déterminer l’entropie configurationnelle [2], qui quantifie le degré de désordre du liquide. Le but de ce stage est d’implémenter cette méthode afin d’exploiter efficacement des ressources de calcul hybrides, c’est-à-dire impliquant plusieurs unités centrales et cartes graphiques en parallèle. Une telle approche
multi-GPU permettra de repousser les limites des simulations d’un ordre de grandeur, voire plus, et de se rapprocher de la transition de Kauzmann [2]. Le candidat / la candidate développera un logiciel multi-GPU permettant de calculer l’entropie configurationnelle. Il / elle adaptera le logiciel de simulation RUMD [3] et pourra s’appuyer sur un framework haut-niveau écrit en python [4]. Le logiciel
sera utilisé pour analyser l’entropie configurationnelle d’un fluide colloïdal à très haute densité.

Références :
[1] ”Equilibrium Sampling of Hard Spheres up to the Jamming Density and Beyond” L. Berthier, D. Coslovich, A. Ninarello, M. Ozawa. Physical Review Letters 116, 238002 (2016) [arXiv :1511.06182]
[2] ”Configurational entropy measurements in extremely supercooled liquids that break the glass ceiling” L. Berthier, P. Charbonneau, D. Coslovich, A. Ninarello, M. Ozawa, S. Yaida, Proceedings of the National Academy of Sciences 114, 11356 (2017) [arXiv :1704.08257]
[3] RUMD, http://rumd.org/
[4] atooms, https://gitlab.info-ufr.univ-montp2.fr/atooms/atooms

Encadrant :
Daniele COSLOVITCH : Daniele.coslovitch@umontpellier.fr


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