大規模並列化に適した高精度電子状態理論の開発

适合大规模并行化的高精度电子态理论发展

• 批准号: 25871122
• 负责人: 秋永 宜伸
• 金额: $ 2.08万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-25871122/
• 关键词: coupled-cluster; 高精度計算; コードジェネレータ; 励起状態; イオン化ポテンシャル

高並列計算に適した高精度電子相関理論の開発に向け、本年度は、開発中の２成分相対論的coupled-clusterプログラム自動生成（コードジェネレータ）に改良を加えることで計算効率を向上させ、小規模分子の物性計算に適用し、その有用性を示した。改良点としては、コードジェネレータの核となるテンソル積でlevel 3 BLAS（DGEMMもしくはZGEMM）を使用し、CPUのより有効な利用を実現した。本プログラムを利用して、（１）原子のスペクトル（２）遷移金属水素化物（AuH, TlH）の基底状態と励起状態の物性（３）OsO4分子のイオン化ポテンシャルの計算を行い、実験値とよく一致することを確かめた。（１）においては、アルカリ金属原子および遷移金属原子のスピン軌道分裂幅の計算を行い、３電子励起を考慮した２成分CCSDT計算では、実験値との定量的な一致を得た。CCSDT法の実装方程式は多くのテンソル積を含んでおり、手動による実装には多大な労力を要するが、本研究で開発したコードジェネレータを用いることで、実装の手間を大幅に省くことが出来た。（２）においても２成分CCSDT法を用いることで、分子の安定構造における物性のみならず、低レベルの近似理論では困難とされる解離挙動を正しく記述することにも成功した。（３）では、実験的に観測されているイオン化スペクトルのスピン軌道分裂を正しく再現することが出来た。本年度の成果を受け、次年度はテンソルのタイル化によるMPI並列化を行って並列性能を計測し、大規模並列化に向けた課題を洗い出す予定である。

This year, we have improved the computational efficiency of coupled-cluster auto-generation of two-component correlation theory in the development of high-precision electron correlation theory, and demonstrated the applicability and usefulness of small-scale molecular physical properties calculation. The improved point of view is that the CPU can be used in a variety of ways. The present invention relates to the utilization of the atomic structure,(1) the atomic structure,(2) the physical properties of the base state and the excited state of the migrating metal hydrate (AuH, TlH),(3) the calculation of the molecular structure of OsO4, and (4) the determination of the atomic structure. (1) The calculation of orbital splitting amplitude of metal atom and migration metal atom is carried out in the middle of the calculation, and the excitation of 3 electrons is considered in the calculation of CCSDT. The CCSDT method is based on a set of equations, which include: (2) The CCSDT method has been successfully applied to molecular stability structure, physical properties and approximate theory. (3) The orbit of the earth is divided into two parts. This year's results were received, and the next year's results were determined by measuring the parallel performance of MPI and large-scale parallel projects.