多電子ダイナミクスに対する量子シミュレータ開発

多电子动力学量子模拟器开发

基本信息

批准号：
18036002
负责人：
矢花一浩
金额：
$ 1.28万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

時間依存密度汎関数理論に基づき、電子及びイオンのダイナミクスを第一原理的に記述するシミュレータの開発を行った。実時間・実空間法に基づく計算コードの開発を進めた。特に、サイズの大きな系に対する計算を可能にするため、超並列計算機を用いた計算が可能となるMPIを用いたコード開発を進めた。その結果、k点並列を行った固体における電子ダイナミクスに対しては、非常に効率的なコードが完成した。別に空間分割による超並列コードも作成した。こちらは、計算時間に対する通信時間の負荷がかなり高く、より高効率な並列化を可能とするため、現在もコードのチューニングを進めている。これらの計算コードを用いて、レーザーと物質の相互作用に関する試験計算を進めている。分子と強いパルスレーザーの相互作用に関しては、イオン化に伴うクーロン爆発過程の解析を行った。実験的には非常に短いパルスでは瞬間的にクーロン爆発が起こり、長いパルスの場合にはパルスの持続中に分子の結合距離が伸びるというデータがある。これに対して、計算の結果は非常に短いパルスの場合でも、クーロン爆発が起こるまで一定の時間が必要であることが見出された。この理由については、現在解析を進めている。また、固体と強いパルスレーザーの相互作用に関しては、ある特定の強度のパルスレーザーの場合に、パルス終了後も持続する電子振動が現れることを見出した。これは誘電体の絶縁破壊現象と関係したプラズマ振動励起であると考えている。

基于时间依赖性密度函数理论，开发了一个模拟器，该模拟器描述了第一个原理中的电子和离子动力学。我们一直在基于实时和真实空间方法开发计算代码。特别是，为了启用大型系统的计算，我们已经使用MPI开发代码，该系统允许使用大量并行计算机进行计算。结果，对于经过K点并行性的固体中的电子动力学完成了非常有效的代码。我们还使用空间部门创建了大规模并行代码。这是计算时间的通信时间非常高的负载，并且仍在调整代码以实现更有效的并行化。使用这些计算代码，进行了激光材料相互作用的测试计算。关于分子与强脉冲激光器之间的相互作用，对伴随电离的库仑爆炸过程进行了分析。在实验上，有数据表明库仑爆炸瞬间发生在非常短的脉冲中，对于长脉冲，分子的结合距离在脉冲持续时间内增加。相反，计算结果发现，即使在非常短的脉冲中，库仑爆炸也需要一定时间。我们目前正在分析其原因。此外，关于固体和强脉冲激光器之间的相互作用，发现在某种强度的脉冲激光器的情况下，即使在脉冲结束后仍能存在某种强度的电子振动。这被认为是与电介质介电击穿现象有关的等离子体振动激发。