QCD sur reseau : vers des systemes informatiques specialises de tres haute performance – QCDNEXT

Grâce aux développements des algorithmes et des moyens de calcul, l'étude de l'interaction forte entre les constituants fondamentaux de la matière (ou QCD ) est en plein essor. Ces études vont permettre un saut qualitatif et quantitatif dans la compréhension de ces phénomènes où interviennent des champs quantiques en interaction forte. Qualitatif car l'étude porte sur la théorie fondamentale et non plus sur des modèles. Quantitatif par la possibilité nouvelle d'inclure les effets issus des paires virtuelles de quarks légers (quarks dynamiques) qui permet d'estimer non seulement les valeurs d'observables mais aussi les incertitudes qui leurs sont associées. - - Pour comprendre les aspects fondamentaux de l'interaction forte comme, par exemple, le confinement assurant le passage des quarks aux hadrons, la structure des nucléons ou encore le diagramme de phase de la matière nucléaire, ainsi que pour extraire les paramètres fondamentaux du Modèle Standard de la physique des particules élémentaires (masses des quarks, physique de la saveur), les calculs de QCD sur réseau sont incontournables. Ils nécessitent, à la fois, des développements sur les algorithmes et sur les moyens de calcul. Il est indispensable que les physiciens théoriciens impliqués dans ces études puissent y contribuer à parité avec leurs collègues internationaux. - - La QCD sur réseau propose un cadre de recherche multidisciplinaire exceptionnel pour le développement de méthodes de calcul en physique théorique et pour la conception de systèmes informatiques de haute performance. L'objectif de la présente demande est d'assurer une participation française au mouvement vers le petaflop, par l'achat d'un ordinateur,et la conception de systèmes informatiques de très haute performance. - - Ce travail se fera en collaboration avec des chercheurs italiens. Il utilisera un ordinateur apeNEXT installé à l'université de Rome I, futur laboratoire européen qui regroupera les machines italiennes et françaises. Il repose sur une interdisciplinarité physiciens-informaticiens qui a déja fait ses preuves dans la R&D sur l'ordinateur européen apeNEXT. Les travaux en physique et en informatique sont étroitement interdépendants, aucun des deux aspects ne peut avancer sans l'autre. - - Les moyens de calcul modernes permettent des calculs lourds avec quarks dynamiques afin de produire un ensemble statistique de configurations de jauge utilisables pour de nombreuses applications différentes. Ces configurations seront engendrées massivement sur l'ordinateur apeNEXT au moyen de codes optimisés, produits grâce au présent projet. Elles seront ensuite exploitées pour les études de physique qui se feront selon une orientation thématique inspirée par la physique expérimentale et la phénoménologie. - - Dans le même temps, l'optimisation de l'activité des processeurs pour les applications scientifiques, élargies à d'autres disciplines que QCD, guidera le développement de nouveaux systèmes informatiques de haute performance et la production de bibliothèques très optimisées. - - Cette recherche en informatique sera soutenue par une activité de validation en micro-électronique. Les principes des systèmes informatiques anticipés et les bibliothèques seront testés sur des plateformes fabriquées à dessin. - - La présente demande est apparentée à un projet qui a déjà été soumis aux organismes de recherche au nom de toute la communauté française pratiquant la QCD sur réseau et de groupes expérimentaux et théoriques scientifiquement intéressés à la QCD sur réseau. L'aide demandée à l'ANR sera combinée avec un soutien de ces organismes. -