通过低秩近似在数值基组下开发低标度高性能的杂化泛函计算程序

批准号:
22003061
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
秦新明
依托单位:
学科分类:
化学程序与软件
结题年份:
2023
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
秦新明
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中文摘要
杂化泛函计算是精确研究分子和固体基态电子结构最常用的方法之一,然而通过双电子积分构建精确Hartree-Fock型交换项的高计算花费却限制了其在复杂大体系中的广泛应用。最新提出的interpolative separable density fitting(ISDF)低秩分解算法可以有效地压缩轨道配对的冗余信息,能够在降低标度的同时极大提高双电子积分的计算效率。并且,ISDF方法也易于与机器学习和矩阵向量化计算相结合,适合于低标度高性能的大尺寸杂化泛函计算。在本项目中,我们拟采用ISDF算法和高性能并行来加速数值原子轨道基组下的杂化泛函计算,在自主开发的HONPAS软件中实现一套低标度高性能的大尺寸杂化泛函计算程序,并将其应用到复杂大体系的基态电子结构计算和分子动力学模拟中。通过程序的开发和应用,从而推动国内第一性原理计算软件的发展。
英文摘要
Hybrid functionals, which include a certain amount of exact nonlocal Hartree-Fock exchange (HFX), have been widely used to study the ground-state electronic properties of both molecules and solids. However, the high cost associated with the evaluation of electron repulsion integrals (ERIs) makes hybrid functionals computationally challenging for large-scale complex systems. The recently proposed interpolative separable density fitting (ISDF) decomposition provides a powerful way for compressing the redundant information in the set of orbital pairs and can greatly improve the computational efficiency of ERIs with a reduced computational scaling. Furthermore, the ISDF approach is easy to combine with machine learning and matrix vectorization calculations, which is suitable for high-performance hybrid functional calculations. The present project is devoted to implementing large-scale hybrid functional calculations with numerical atomic orbitals in the HONPAS package by using the ISDF approach and high-performance parallelism. Through this project, HONPAS will provide a more promising tool for hybrid functional studies on ground-state properties of large-scale complex systems, which would promote the development of first-principles software in China.
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DOI:10.1007/s42514-022-00120-0
发表时间:2022-08
期刊:CCF Transactions on High Performance Computing
影响因子:0.9
作者:Xinming Qin;Junshi Chen;Zhaolong Luo;Lingyun Wan;Jielan Li;Shizhe Jiao;Zhenlin Zhang;Qingcai Jiang;Wei Hu;Hong An;Jinlong Yang
通讯作者:Xinming Qin;Junshi Chen;Zhaolong Luo;Lingyun Wan;Jielan Li;Shizhe Jiao;Zhenlin Zhang;Qingcai Jiang;Wei Hu;Hong An;Jinlong Yang
DOI:10.1021/acs.jctc.2c00927
发表时间:2023-01
期刊:Journal of chemical theory and computation
影响因子:5.5
作者:Xinming Qin;Wei Hu;Jinlong Yang
通讯作者:Xinming Qin;Wei Hu;Jinlong Yang
DOI:doi:10.1063/1.478522
发表时间:2023
期刊:Frontiers in Chemistry
影响因子:5.5
作者:Xinming Qin;Honghui Shang;Jinlong Yang
通讯作者:Jinlong Yang
Low-Rank Approximations Accelerated Plane-Wave Hybrid Functional Calculations with k-Point Sampling.
DOI:10.1021/acs.jctc.1c00874
发表时间:2021-12
期刊:Journal of chemical theory and computation
影响因子:5.5
作者:K. Wu;Xinming Qin;Wei Hu;Jinlong Yang
通讯作者:K. Wu;Xinming Qin;Wei Hu;Jinlong Yang
DOI:10.1021/acs.jpca.1c03762
发表时间:2021-08
期刊:The journal of physical chemistry. A
影响因子:--
作者:Huanhuan Ma;Lei Wang;Lingyun Wan;Jielan Li;Xinming Qin;Jie Liu;Wei Hu;Lin Lin-Lin;Chao Yang;Jinlong Yang
通讯作者:Huanhuan Ma;Lei Wang;Lingyun Wan;Jielan Li;Xinming Qin;Jie Liu;Wei Hu;Lin Lin-Lin;Chao Yang;Jinlong Yang
间断伽辽金方法下发展和实现线性标度高性能杂化泛函计算
- 批准号:22373096
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50万元
- 批准年份:2023
- 负责人:秦新明
- 依托单位:
国内基金
海外基金
