随机相近似关系能量使用真实空间密度 功能性扰动理论
Boqin Zhang1, Shikhar Shah2, John E Pask3
1College of Engineering, Georgia Institute of Technology, Atlanta, Georgia 30332, United States.
本研究引入了一种新的真实空间方法,用于计算密度函数理论中的随机相近似 (RPA) 相对应能量. 高效的计算框架适用于大型系统,大大减少了计算时间.
科学领域:
- 计算物理 计算物理
- 量子化学 是一个量子化学.
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 科恩-沙姆密度函数理论 (KS-DFT) 是电子结构计算的基石.
- 计算随机相近似 (RPA) 相对应能量在计算上很苛刻,特别是在大型系统中.
- 现有的方法往往在可扩展性和效率方面扎.
研究的目的:
- 开发一种新的真实空间方法来计算RPA相关性能量.
- 为了提高计算效率,利用密度响应运算符的低级属性.
- 为电子结构计算创建一个可扩展和准确的计算框架.
主要方法:
- 一种基于密度函数扰动理论的立方尺度形式主义.
- 通过斯特恩海默线性系统绕过响应函数矩阵的直接计算.
- 使用子空间代,光谱方程,克罗尼克产物方法,并结合直角结合梯度溶解器.
- 一个大规模的并行实现高性能计算.
主要成果:
- 在关键计算参数方面证明了趋同.
- 通过与已建立的平面波方法进行比较,验证了准确性.
- 在成千上万的处理器上实现了出色的强度扩展.
- 在4608个处理器上,将128电子系统的计算时间缩短到大约150秒.
结论:
- 开发的真实空间方法为RPA相关性能量计算提供了高效和准确的方法.
- 平行实施证明了大型电子系统的可扩展性.
- 该框架为KS-DFT中的先进材料和分子模拟提供了一个有前途的工具.
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