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量子化学計算におけるLinear-Scaling法の開発とその応用

量子化学计算中线性标度法的发展及其应用

基本信息

批准号：
14703005
负责人：
中井浩巳
金额：
$ 18.39万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、種々の量子化学計算に対するUnear-Scaling(LS)法あるいは効果的な計算アルゴリズムを提案することを目指した。(1)分子積分の高速計算プログラム開発:分子積分、とりわけ電子間反発積分(ERI)の計算は、いまなお量子化学計算のボトルネックの一つである。本研究では、昨年度提案したACE-RRアルゴリズムに基づくプログラムを作成し、GAMESSプログラムと組合せることにより汎用性の向上を目指した。実際、本手法は従来のアルゴリズムより20%程度高速化していることが確かめられた。(2)Divide-and-Conquer(DC)法の検証:Yangによって提案された:LS法の一つであるDC法は、主にDFTに適用されてきた。しかし、原理的にはHF交換項を含むハイブリッド法にも応用できる。本研究では、DC-HFプログラムを作成し、HF交換項に対するDC法の是非を検討した。その結果、HF交換項の非局所性のため、十分な相互作用領域を用いる必要があること、打ち切りによるSCF収束性が悪化することが明らかとなった。(3)AIMD法におけるSCF収束性の向上:AIMD法は時間ステップごとにMO/DFT計算を行うため、膨大な計算時間を必要とする。本研究では、MOの時間発展を考慮することにより、効果的な初期MOを推定し、SCF収束性の向上を達成した。多くの系で、2-4倍程度の高速化が実現された。(4)NOMO法の高精度化:電子と核の波動関数を同時に決定するNOMO法は、我々が提案してきた独自の方法で、世界的にも注目されている。しかし、その精度は従来のMO法に比べ劣る。その原因は、電子-核および核-核相関といった特殊な多体効果に加えて、並進・回転運動の混入が挙げられる。本研究では、並進・回転運動の寄与を取り除く効果的なスキームを提案し、それによる高精度化を図った。

In this paper, we propose a new method for quantum chemistry calculation: Unear-Scaling(LS). (1)Development of high speed calculation of molecular integrals: calculation of molecular integrals, electron reflection integrals (ERI), and quantum chemical calculations This study is aimed at improving the general utility of the ACE-RR system. In fact, this method is 20% faster than before. (2)Divide-and-Conquer(DC) method:Yang:LS method DC method, main DFT The principle of HF exchange term includes the following: In this study, we discuss the right and wrong of DC-HF exchange term and HF exchange term The results of HF exchange term are non-local and non-interactive. (3)AIMD method is not suitable for SCF. AIMD method is suitable for MO/DFT calculation. In this study, MO time evolution was considered, and the initial MO and SCF convergence were estimated. Multi-system, 2-4 times the speed is realized. (4) High precision of NOMO method: the ratio of electrons and nuclei is determined simultaneously. NOMO method is independent of proposal and world attention. The accuracy of the MO method is lower than that of the MO method. The reason for this is that the electron-nucleus and nucleus-nucleus correlation are special multi-body effects, and the motion of the nucleus and nucleus is mixed. This study aims to improve the accuracy of the motion and the accuracy of the motion.