多電子ダイナミクスに対する量子シミュレータ開発

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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。