邵美月;费利佩·霍尔纳达(Felipe H.da Jornada)。;林,林;杨超;杰克·德斯利普;史蒂文·路易(Steven G.Louie)。 计算光学吸收光谱的保持结构的Lanczos算法。 (英语) Zbl 1391.65089号 SIAM J.矩阵分析。申请。 39,第2号,683-711(2018). 小结:我们提出了一种新的保持结构的Lanczos算法,用于在不使用Tamm-Dancoff近似的情况下求解完整的Bethe-Salpeter方程来近似光学吸收光谱。新算法基于保持结构的Lanczos过程,该过程利用了Bethe-Salpeter哈密顿矩阵的特殊块结构。为了加快收敛速度,引入了最近发展起来的广义平均高斯求积技术。我们还将保留结构的Lanczos程序与在不同背景下开发的几个现有Lanczos程序建立了联系。数值算例表明了我们的Lanczos算法的有效性。 引用于1审查引用于6文件 MSC公司: 2015财年65 矩阵特征值和特征向量的数值计算 65层60 矩阵指数和相似矩阵函数的数值计算 关键词:Bethe-Salpeter方程;Tamm-Dancoff近似;光学吸收光谱;Lanczos程序;结构保持算法;矩阵泛函;高斯求积 软件:伯克利GW;涡轮EELS;BSEPACK(回发) PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{M.Shao}等人,SIAM J.矩阵分析。申请。39,第2号,683--711(2018;Zbl 1391.65089) 全文: 内政部 arXiv公司 参考文献: [1] Z.Bai和R.-C.Li,线性响应特征值问题的{最小化原理II:计算},SIAM J.矩阵分析。申请。,34(2013),第392-416页·Zbl 1311.65102号 [2] S.Baroni、R.Gebauer和O.B.Malčlu,《利用Lanczos链控制分子激发态》,J.Phys。康登斯。Matter,22(2010),074204。 [3] P.Benner,S.Dolgov,V.Khoromskia,and B.N.Khoroskij,{使用低秩和QTT张量近似快速迭代求解Bethe-Salpeter特征值问题},J.Compute。物理。,334(2017),第221-239页·Zbl 1376.65045号 [4] P.Benner和H.Fassbender,{哈密顿特征值问题的隐式重启动辛Lanczos方法},线性代数应用。,263(1997),第75-111页·Zbl 0884.65028号 [5] P.Benner,H.Fassbender和C.Yang,关于复(J)对称本征问题的一些评论,线性代数应用。,544(2018),第407-442页·Zbl 1392.65086号 [6] P.Benner和A.Salam,《哈密顿正矩阵的辛Lanczos过程》,预印本,2011年。 [7] J.Brabec,L.Lin,M.Shao,N.Govind,Y.Saad,C.Yang,and E.G.Ng,{估计线性响应TDDFT内吸收光谱的有效算法},J.Chem。理论计算。,11(2015),第5197-5208页。 [8] S.M.Dancoff,{核力的非绝热介子理论},物理学。第78版(1950年),第382-385页·Zbl 0036.27303号 [9] J.Deslippe、G.Samsonidze、D.A.Strubbe、M.Jain、M.L.Cohen和S.G.Louie,{it BerkeleyGW:用于计算材料和纳米结构准粒子和光学特性的大规模并行计算机包},计算。物理学。社区。,183(2012),第1269-1289页。 [10] G.H.Golub和G.Meurant,{矩阵、矩和求积},《数值分析》,1993年,D.F.Griffith和G.A.Watson编辑,皮特曼研究笔记数学。303,英国埃塞克斯郡朗曼,1994年,第105-156页·Zbl 0795.65019号 [11] G.H.Golub和G.Meurant,{矩阵、矩和求积及其应用},普林斯顿大学出版社,新泽西州普林斯顿,2010年·Zbl 1217.65056号 [12] M.Gruíning、A.Marini和X.Gonze,《纳米材料中的激子-塑性态:Tamm-Dancoff近似的破坏》,《纳米通讯》。,9(2009),第2820-2824页。 [13] M.Gruíning、A.Marini和X.Gonze,{基于Lanczos算法的随机相位近似特征问题的实现和测试},计算。马特。科学。,50(2011),第2148-2156页。 [14] R.Haydock,《薛定谔方程的递归解》,固体物理学。,35(1980),第215-294页。 [15] O.B.Malc\ioǧlu,R.Gebauer,D.Rocca,and S.Baroni,{涡轮TDDFT–使用Liouville-Lanczos方法对含时密度泛函微扰理论进行分子光谱模拟的代码},计算。物理学。社区。,182(2011),第1744-1754页·Zbl 1259.82006年 [16] Y.Ping、D.Rocca和G.Galli,《光电化学能量转换用光吸收器中的电子激发:基于多体微扰理论的第一原理计算》,《化学》。Soc.Rev.,42(2013),第2437-2469页。 [17] Y.Ping、D.Rocca、D.Lu和G.Galli,在多体微扰理论中半导体纳米线吸收光谱的从头计算,Phys。B版,85(2012),035316。 [18] D.Y.Qiu、F.H.da Jornada和S.G.Louie,(MoS_2)的光谱:多体效应和激子态多样性,物理。修订稿。,111 (2013), 216805, . [19] L.Reichel,M.M.Spalevicí,and T.Tang,{矩阵泛函逼近的广义平均高斯求积规则},BIT,56(2016),pp.1045-1067·Zbl 1352.65089号 [20] D.Rocca,Z.Bai,R.-C.Li,and G.Galli,{非厄米随机相位近似矩阵迭代对角化的块变分方法},J.Chem。《物理学》,136(2012),034111。 [21] D.Rocca、R.Gebauer、Y.Saad和S.Baroni,{使用Lanczos链的涡轮增压时变密度泛函理论},J.Chem。《物理学》,128(2008),154105。 [22] D.Rocca、D.Lu和G.Galli,《光学吸收光谱的从头计算:密度矩阵微扰理论中Bethe-Salpeter方程的解》,J.Chem。《物理学》,133(2010),164109。 [23] D.Rocca,Y.Ping,R.Gebauer和G.Galli,{\it没有空电子态的Bethe Salpeter方程的解:应用于体系统的吸收光谱},Phys。B版,85(2012),045116。 [24] D.Rocca、M.Vo¨ro¨s、A.Gali和G.Galli,《硅纳米颗粒的从头算光电特性:激发能量、求和规则和Tamm-Dancoff近似值》,J.Chem。理论计算。,10(2014),第3290-3298页。 [25] M.Rohlfing和S.G.Louie,《电子-空穴激发和第一原理的光谱》,《物理学》。B版,62(2000),第4927-4944页。 [26] E.E.Salpeter和H.A.Bethe,《有界状态问题的相对论方程》,《物理学》。第84版(1951年),第1232-1242页·Zbl 0044.43103号 [27] M.Shao、F.H.da Jornada、C.Yang、J.Deslippe和S.G.Louie,解Bethe-Salpeter特征值问题的保结构并行算法,线性代数应用。,488(2016),第148-167页·Zbl 1330.65059号 [28] M.Shao和C.Yang,{\it BSEPACK用户指南},arXiv:1612.078482016。 [29] M.Shao和C.Yang,{定Bethe-Salpeter特征值问题的性质},《特征值问题:算法、软件和应用》,Petascale Computing,T.Sakurai,S.-L.Zhang,T.Imamura,Y.Yamamoto,Y.Kuramashi,and T.Hoshi,eds.,Lect。注释计算。科学。Eng.117,Springer-Verlag,柏林,2017年,第91-105页。 [30] M.M.Spalevic,{\it关于广义平均高斯公式},数学。公司。,76(2007),第1483-1492页·Zbl 1113.65025号 [31] G.Strinati,{格林函数方法在半导体光学特性研究中的应用},《新世界科学报》,11(1988),第1-86页。 [32] I.Y.Tamm,{基本粒子的相对论相互作用},J.Phys。(苏联),第9页(1945年),第449-460页。 [33] 邓振中,李荣川,{线性响应特征值问题Lanczos型方法的收敛性分析},J.Compute。申请。数学。,247(2013),第17-33页·Zbl 1279.65040号 [34] I.Timrov,N.Vast,R.Gebauer和S.Baroni,{电子能量损失和时间依赖密度泛函微扰理论的非弹性x射线散射截面},Phys。修订版B,88(2013),064301·Zbl 1360.81022号 [35] I.Timrov,N.Vast,R.Gebauer,and S.Baroni,{it-turboEELS–使用Liouville-Lanczos方法模拟电子能量损失和非弹性X射线散射光谱的代码,基于含时密度泛函微扰理论},计算。物理学。社区。,196(2015),第460-469页·兹比尔1360.81022 [36] E.Vecharynski、J.Brabec、M.Shao、N.Govind和C.Yang,{线性响应时间相关密度泛函理论的高效块预处理特征值求解器},计算。物理学。社区。,221(2017),第42-52页·Zbl 07622867号 [37] B.Walker、A.M.Saitta、R.Gebauer和S.Baroni,《光学光谱学含时密度泛函微扰理论的有效方法》,Phys。修订稿。,96 (2006), 113001, . [38] D.S.Watkins,{关于哈密顿过程和辛Lanczos过程},线性代数应用。,385(2004),第23-45页·Zbl 1062.65047号 [39] R.Zimmermann,非埃尔米特分裂项对切除光谱的影响,Phys。统计解决方案。,41(1970年),第23-43页。 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。