La version 2.1 de QTCAD®
est disponible !

Chère communauté de scientifiques et d’ingénieurs œuvrant dans la recherche fondamentale et l’industrie quantiques,

Nous sommes très heureux de publier une nouvelle version de QTCAD®, qui comprend d’importantes nouveautés en termes de fonctionnalités, plusieurs améliorations apportées aux principaux solveurs et un effort signification sur l’ergonomie du logiciel pour le confort et la praticité des utilisateurs. Cette version représente une nouvelle extension significative de notre logiciel dans la lignée de la version 2.0 sortie en mai dernier.

Voici toute la liste des mises à jour et nouvelles fonctionnalités de cette version 2.1.0:

• Introduction du nouveau package QTCAD® Builder pour la construction de modèles 3D de dispositifs. Conçu comme une interface pour Gmsh, QTCAD® Builder simplifie de nombreuses opérations de construction courantes et produit systématiquement des maillages conformes. Ceci est rendu possible grâce à l’implémentation des opérations de modélisation 3D suivantes :
  • Extrusion
  • Dépôt
  • Croissance
  • Gravure
  • Découpe
• Nouveau visualisateur 3D pour dispositifs quantiques. Nous avons ajouté un tout nouveau visualisateur 3D afin de simplifier les flux de travail de pré- et post-traitement. Il inclut une interface web ainsi qu’un widget pour notebook Python. Il peut désormais afficher la géométrie complète du dispositif, y compris les limites, les régions et les matériaux, vous offrant ainsi une meilleure compréhension de vos modèles. Il a été testé avec succès sur des maillages fins jusqu’à 500 000 nœuds. Cette première version se concentre sur les fonctionnalités essentielles, et nous serions ravis de recevoir vos commentaires ; n’hésitez pas à nous faire part des fonctionnalités que vous souhaiteriez voir par la suite !
  • Visualisation des dispositifs 3D dans les fenêtres du navigateur et les notebooks Python
  • Affichage des attributs 2D tels que les contours et les facettes
  • Affichage des attributs 3D par région ou matériau
  • Affichage du maillage des dispositifs
• Nouvelles fonctionnalités du solveur Schrödinger-Poisson :
  • Ajout de la possibilité de fixer le nombre de charges localisées dans le sous-dispositif quantique, permettant ainsi le calcul de l’énergie à N corps pour une configuration de charges spécifiée.
  • Introduction d’une option permettant de limiter le solveur aux seules charges quantifiées, améliorant la stabilité numérique et accélérant la convergence.
  • Possibilité de remplacer le solveur de Poisson non linéaire par un solveur de Poisson linéaire dans la boucle Schrödinger-Poisson auto-cohérente. Ceci est utile lorsqu’un point quantique ne devrait pas être affecté par un réservoir, par exemple au niveau d’une source ou d’un drain.
  • Implémentation d’une nouvelle stratégie de mélange adaptatif qui améliore encore les performances de convergence.
  • Développement d’un flux de travail pour la simulation des caractéristiques des transistors à un seul électron (SET) dans le cadre du modèle d’interaction constante, incluant les énergies de charge et la capacité.
• Nouveaux matériaux :
  • De nouveaux matériaux ont été ajoutés au module `device.materials` : `SiGe_DFT`, `Si_strained_on_SiGe` et `Ge_strained_on_SiGe`. Ils modélisent respectivement les alliages SiGe, les films de Si contraints épitaxiés sur des couches tampons SiGe et les films de Ge contraints épitaxiés sur des couches tampons SiGe. Les paramètres de bande interdite et d’alignement des bandes de ces matériaux ont été obtenus par des calculs de pointe de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) à l’aide du logiciel RESCU de Nanoacademic Technologies. Ces trois nouveaux matériaux sont désormais traités dans le tutoriel `band_alignment.py`. Ils permettent une modélisation précise par éléments finis de l’électrostatique et du confinement quantique dans les dispositifs Si/SiGe et Ge/SiGe.
  • Ajout du nouveau matériau `GeSn` au module `device.materials` pour la modélisation par éléments finis des alliages GeSn avec des concentrations en Sn arbitraires comprises entre 0 et 0,3 (intervalle pour lequel GeSn est un semi-conducteur).
  • Ajout également des paramètres des modèles atomistiques TB et Keating VFF pour les alliages GeSn dans le module `atoms.materials` pour la modélisation atomistique de GeSn.
• Nouvelles fonctionnalités et améliorations du package `qtcad.atoms` :
  • Il est désormais possible d’imposer des conditions aux limites périodiques (PBC) selon une, deux ou trois directions de l’espace lors de la création d’une structure atomique (objets `qtcad.atoms.Atoms` et `qtcad.atoms.SubAtoms`).
  • Généralisation du solveur du modèle de champ de force de valence de Keating (VFF) pour prendre en compte les conditions aux limites périodiques (PBC), permettant ainsi la relaxation de la structure atomique épitaxiale. Cette dernière modélise généralement mieux les contraintes dans les hétérostructures que la relaxation en milieu isolé (c.-à-d. sans PBC).
  • Généralisation du solveur de l’équation de Schrödinger à liaisons fortes atomistiques (TB) pour prendre en compte les PBC et l’impulsion cristalline, en l’absence de champs magnétiques.
  • Généralisation significative des constructeurs de structures atomiques (constructeurs d’objets `qtcad.atoms.Atoms` et `qtcad.atoms.SubAtoms`). Alors que les structures atomiques ne pouvaient auparavant avoir qu’une forme cubique et impliquer des variations de composition chimique entre les couches, une structure atomique peut désormais être instanciée via un maillage et ainsi prendre n’importe quelle forme. Les volumes physiques de ce maillage peuvent définir des régions de forme arbitraire de la structure atomique, dans lesquelles la composition chimique peut être modifiée. Les régions peuvent également être définies par des fonctions booléennes de coordonnées cartésiennes spécifiant les points de l’espace situés à l’intérieur de la région.
  • La concentration des espèces chimiques dans une région d’une structure atomique peut désormais être spécifiée par une fonction des coordonnées cartésiennes, permettant ainsi de définir des profils de concentration d’alliages complexes. Par exemple, cela peut servir à modéliser la diffusion des atomes de Ge dans des puits de Si interposés entre des barrières de SiGe.
  • Implémentation d’un échantillonnage logarithmique des vecteurs d’onde lors de la génération d’une surface rugueuse (objet `qtcad.atoms.rough_surface.RoughSurface`) afin d’échantillonner correctement les modes à toutes les échelles de longueur pertinentes, tout en réduisant le coût de calcul. Ceci est nécessaire pour la modélisation pratique de surfaces rugueuses de très grande taille (par exemple, pour les dispositifs de transfert d’électrons).
  • Implémentation d’un calculateur de phase de vallée dans `qtcad.atoms.analysis.get_valley_phase`, utilisable conjointement avec les calculs de dédoublement de vallée pour décrire la dynamique des vallées (par exemple, pour modéliser les fuites de vallée lors du transfert d’électrons).
  • Implémentation de diverses fonctions/méthodes pratiques : `qtcad.atoms.Atoms.get_potential` pour évaluer le potentiel électrique aux positions atomiques ; `qtcad.atoms.Atoms.add_to_potential` pour ajouter des contributions arbitraires au potentiel électrique, par exemple pour modéliser les pièges à charges. La fonction `qtcad.atoms.schrodinger.Solver.get_hamiltonian_phi` permet d’évaluer la contribution de ce potentiel à un hamiltonien TB ; la sauvegarde et le chargement des objets `qtcad.atoms.rough_surface.RoughSurface` sont également pris en charge.
  • Il est désormais possible d’instancier des structures atomiques restreintes (objets `qtcad.atoms.SubAtoms`) sans supprimer les atomes de surface ayant moins de deux voisins les plus proches, ce qui peut s’avérer utile pour la visualisation.
  • Améliorations esthétiques apportées aux représentations 2D et 3D des surfaces rugueuses à fort rapport d’aspect.
  • Modification des valeurs par défaut de la hauteur quadratique moyenne, de la longueur d’onde minimale échantillonnée, de la longueur d’onde maximale échantillonnée et du nombre de vecteurs d’onde échantillonnés pour le générateur de surfaces rugueuses, afin de les rendre plus réalistes et pertinentes sur le plan expérimental.
  • Ajout d’un message d’avertissement lors de la tentative de résolution de l’équation de Schrödinger TB sur une structure atomique dont le potentiel électrique est uniformément nul.
  • Correction d’un plantage survenant lors de l’appel de la méthode `qtcad.atoms.Atoms.print_energies` avant l’exécution du solveur de l’équation de Schrödinger TB.
  • Correction d’un plantage survenant lors de la relaxation de la structure atomique d’hétérostructures de type A-B-C sans paramètres de modèle VFF de Keating pour les liaisons A-C.
  • Optimisation significative (environ 100 fois) de l’interpolation linéaire du potentiel électrique (ou de toute autre grandeur) d’un maillage d’éléments finis aux positions atomiques, permettant ainsi un traitement précis du potentiel induit par la grille dans les simulations multi-échelles à grande échelle (par exemple, pour le transport d’électrons).
  • Optimisations diverses, notamment dans l’instanciation d’un objet `qtcad.atoms.SubAtoms` et dans l’assemblage d’un hamiltonien TB.
  • Améliorations diverses de la clarté et de la présentation des chaînes de documentation.
  • Corrections de bogues mineurs divers.
• Nouvelles fonctionnalités et améliorations apportées à `qtcad.device` pour la modélisation des qubits supraconducteurs :
  • Ajout de la prise en charge de ports inductifs rectangulaires par le solveur Maxwell par éléments finis dans le domaine fréquentiel : l’extraction des modes propres du transmon est désormais possible.
  • Ajout de la prise en charge de l’exportation des champs au format VTU (nouveau format par défaut).
  • Amélioration de la prise en charge de la simulation de systèmes complexes et du calcul d’un grand nombre de modes propres.
  • Améliorations de l’ergonomie : contrôle des cœurs de processeur utilisés par le solveur Maxwell et accès aux fichiers générés par les solveurs de capacité et Maxwell pour le post-traitement.
  • Tutoriel présentant la simulation des modes propres d’un Xmon avec une jonction Josephson approximée par un port inductif.
  • Amélioration du tutoriel sur les modes propres d’un résonateur méandré, qui présente désormais une conception plus réaliste.
  • Fonctionnalités et améliorations diverses du package `qtcad.device` :
  • Implémentation plus robuste des conditions aux limites périodiques, permettant désormais de spécifier la périodicité selon deux directions.
  • Tutoriel sur les conditions aux limites périodiques amélioré grâce à l’utilisation de dimensions physiques plus réalistes.
  • Sortie d’index spécifiques à chaque région pour les géométries et les matériaux, permettant la visualisation directe des maillages et des agencements de matériaux dans ParaView sans exécuter de solveur.
  • Documentation et docstrings plus claires, ainsi que des erreurs et avertissements plus transparents.
  • Ajout d’une méthode pour extraire et enregistrer des données à partir de tranches 2D arbitraires de maillages 3D.
  • Prise en charge de la compression des maillages `.msh` et `.msh4` vers`.h5`/`.hdf5`, offrant des fichiers plus petits et une compatibilité totale avec l’outil de maillage adaptatif.
  • Prise en charge des conditions aux limites multicouches, permettant les entrées sous forme de séquences de potentiels et de listes. – Ajout d’une fonction de sous-échantillonnage optionnelle permettant d’interpoler les données enregistrées sur des maillages plus grossiers afin de réduire les besoins en stockage.
  • Prise en charge étendue des maillages 2D au format `.vtu`.
  • Ajout d’une section FAQ à la documentation en ligne.
  • Prise en charge du maillage symétrique adaptatif, avec un nouveau tutoriel expliquant son utilisation.
  • Introduction des méthodes `save` et `load` pour les solveurs, permettant une reproduction rapide et flexible des résultats.

Comme chaque année qui se conclut désormais, nous tenons à remercier chaleureusement tous nos utilisateurs et partenaires actifs à travers le monde pour leur confiance, membres d’une communauté en croissance constante.

Nous apprécions sincèrement le nombre et la qualité croissants de nos utilisateurs, issus des milieux académiques et industriels, qui nous font part de leurs contributions, de leurs suggestions d’amélioration pertinentes et de leurs articles scientifiques toujours plus nombreux nous citant. Certains de nos partenaires utilisent notre logiciel QTCAD® depuis près de quatre ans, et nous accordons une grande importance à leurs précieux retours d’expérience et à leur soutien continu. Nous les remercions tout particulièrement de nous avoir aidés à développer une solution logicielle fiable, performante et unique sur le marché de l’industrie des ordinateurs quantique en croissance.

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La documentation en ligne a été mise à jour, vous trouverez toutes les informations sur cette nouvelle version ici : QTCAD 2.1 — QTCAD 2.1 documentation (nanoacademic.com).

Lien vers la brochure de la version 2.0 (version Française à venir prochainement) :  CLIQUEZ ICI POUR LA BROCHURE EN FRANÇAIS 
Note : il se peut que vous deviez vider le cache de votre explorateur Internet PC/Mac/Limux ou plateformemobile si une ancienne version du document a été consultée.

Plus d’information concernant QTCAD® EDU la version pour l’enseignement en classe pour les étudiants : plus d’information disponible dans le pamphlet (version FR).

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L’équipe Technologie Quantique de Nanoacademic en charge de QTCAD®.