強い相互作用をする電子系の第一原理計算手法の開発と応用

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経路積分繰り込み群法を第一原理計に応用するにあたっては、大きく3つの問題が存在した。そのなかでも今年度は、より実際的な系に本手法を適用するに必要な改善を行った。当初計画においては、擬ポテンシャル法[J. Chem. Phys. 122, 174109 (2005)]を使用することにより、計算効率の向上を図る予定であった。しかしながら、当初期待された精度、計算効率が得られなかった。そのため「グリッドを基底として使用する実空間差分法」から「擬ポテンシャル法を必要としないガウス型関数基底」に変更することとした。ガウス型関数基底に変更することで計算効率は大幅に向上したものの、依然として既存の求解法では変分モンテカルロ法程度の精度にとどまった。これは用いた非直交Slater determinantの個数を増やすことで改善が可能であったが、より現実的な系に適用していくという目的のためにはこの個数を大幅に増やすことは困難であった。また収束性の安定は、計算精度の安定につながるため、現実的な計算において重要であった。高い収束性を得るため、繰り込み時に使用する同時探索空間を大幅に増やすよう変更を行った。その結果として、多くの原子分子において、9～25程度の非常に少ない非直交Slater determinantで、90～100%の電子相関エネルギーを達成した。また、電子数に対する計算量の削減も行い、本手法のスケーリング則をHartree-Fock法と同等まで改善に成功した。