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通过随机化和精化计算Kohn-Sham子空间的局部表示。 (英语) Zbl 1382.82022号

小结:Kohn-Sham子空间的局部化表示在量子化学和材料科学中起着重要的作用。最近开发的密度矩阵(SCDM)方法的选定柱[A.达姆等人,“通过密度矩阵的选定列对Kohn-Sham轨道进行压缩表示”,《化学》。理论计算。11,1463–1469(2015)]是一个简单而稳健的程序,用于从绝缘系统中找到一组Kohn-Sham轨道的局部化表示。SCDM方法允许直接构造Kohn-Sham子空间的条件良好(甚至正交)和局部基。SCDM算法避免了优化过程的使用,并且不依赖于任何可调整的参数。SCDM方法中计算成本最高的步骤是基于列的QR分解,它识别用于构造局部基集的重要列。在本文中,我们开发了一种两阶段近似列选择策略,以更低的计算成本找到重要列。我们利用BH({3})NH({3})分子、烷烃链和含有256个水分子的超细胞的离解过程证明了这一过程的有效性。对大量水分子集合的数值结果表明,两阶段定位过程可以比原始SCDM算法快30倍以上,并且与流行的Wannier90软件包相比效果更好。

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82立方厘米 量子动力学和非平衡统计力学(通用)
81V55型 分子物理学
65Z05个 科学应用
65楼30 其他矩阵算法(MSC2010)
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参考文献:

[1] E.Anderson、Z.Bai、C.Bischof、S.Blackford、J.Demmel、J.Dongarra、J.Du Croz、A.Greenbaum、S.Hammarling、A.McKenney和D.Sorensen,《LAPACK用户指南》,第3版,SIAM,费城,1999年·Zbl 0934.65030号
[2] F.Aquilante、T.B.Pedersen、A.S.de MeraíS和H.Koch,{大分子的快速非迭代轨道定位},J.Chem。物理。,125 (2006), 174101.
[3] A.D.Becke,密度功能热化学。III.精确交换的作用,化学杂志。物理。,98(1993),第5648-5652页。
[4] M.Benzi、P.Boito和N.Razouk,《光谱投影仪的衰变特性及其在电子结构中的应用》,SIAM Rev.,55(2013),第3-64页·Zbl 1377.65155号
[5] L.S.Blackford、J.Choi、A.Cleary、E.D'Azevedo、J.Demmel、I.Dhillon、J.Dongarra、S.Hammarling、G.Henry、A.Petitet、K.Stanley、D.Walker和R.C.Whaley,《ScaLAPACK用户指南》,费城SIAM,1997年·兹伯利0886.65022
[6] E.I.Blount,{能带理论的形式化},固体物理学。13,学术出版社,纽约,1962年,第305-373页。
[7] C.Brouder、G.Panati、M.Calandra、C.Mourugane和N.Marzari,{绝缘体中Wannier函数的指数局部化},《物理学》。修订稿。,98 (2007), 046402.
[8] J.Cloizeaux,{维能带和Wannier函数的分析性质},物理学。修订版,135(1964),第A698-A707页。
[9] J.Cloizeaux,《晶体中的能带和投影算子:分析和渐近性质》,《物理学》。第135版(1964年),第A685-A697页。
[10] A.Damle,L.Lin和L.Ying,{通过密度矩阵的选定列压缩Kohn-Sham轨道表示},J.Chem。理论计算。,11(2015),第1463-1469页。
[11] A.Damle,L.Lin,and L.Ying,{it SCDM-K:通过密度矩阵的选定列}确定固体的局部化轨道,J.Compute。物理。,334(2017),第1-15页·Zbl 1375.81255号
[12] J.Demmel,L.Grigori,M.Gu,and H.Xiang,{it Communication Avoiding Rank Review QR Factorization with Column Pivoting},技术报告UCB/EECS-2013-46,加州大学伯克利分校EECS系,2013·Zbl 1327.65078号
[13] J.A.Duersch和M.Gu,{柱旋转随机QR},SIAM J.Sci。计算。,39(2017年),第C263-C291页·Zbl 1371.65026号
[14] W.E,T.Li,和J.Lu,{本征子空间的局部化基和算子压缩},Proc。国家。阿卡德。科学。美国,107(2010),第1273-1278页·兹比尔1205.15017
[15] J.M.Foster和S.F.Boys,{典型构型相互作用过程},《现代物理学评论》。,32(1960年),第300-302页。
[16] P.Giannozzi、S.Baroni、N.Bonini、M.Calandra、R.Car、C.Cavazzoni、D.Ceresoli、G.L Chiarotti、M.Cococcioni、I.Dabo、A.Dal Corso、S.de Gironcoli、S.Fabris、G.Fratesi、R.Gebauer、U.Gerstmann、C.Gougoussis、A.Kokalj、M.Lazzeri、L.Martin-Samos、N.Marzari、F.Mauri Mazzarello、S.Paolini、A.Pasquarello、L.Paulatto、C.Sbraccia,S.Scandolo、G.Sclauzero、A.P Seitsonen、A.Smogunov、P.Umari和R.M Wentzcovitch,《量子ESPRESSO:材料量子模拟的模块化开源软件项目》,J.Phys。康登斯。Matter,21(2009),395502。
[17] G.H.Golub和C.F.Van Loan,《矩阵计算》,第三版,约翰霍普金斯大学出版社,巴尔的摩,1996年·Zbl 0865.65009号
[18] F.Gygi,{科恩-沙姆不变子空间的紧表示},Phys。修订稿。,102 (2009), 166406.
[19] F.Gygi和I.Duchemin,{利用递归子空间二分法高效计算Hartree-Fock交换},J.Chem。理论计算。,9(2012年),第582-587页。
[20] M.Z.Hasan和C.L.Kane,{学术讨论会:拓扑绝缘体},现代物理学评论。,82 (2010), 3045.
[21] P.Hohenberg和W.Kohn,{\it非均匀电子气},物理。第136版(1964年),第B864-B871页。
[22] W.Humphrey、A.Dalke和K.Schulten,《视觉分子动力学》,《分子图形学杂志》,14(1996),第33-38页。
[23] W.Kohn,{密度泛函和密度矩阵方法与原子数线性缩放},Phys。修订稿。,76(1996),第3168-3171页。
[24] W.Kohn和L.Sham,{包括交换和相关效应在内的自洽方程},《物理学》。第140版(1965年),第A1133-A1138页。
[25] L.Lin和J.Lu,{薛定谔型算子离散格林函数的尖锐衰减估计},2015·Zbl 1354.65218号
[26] M.W.Mahoney和P.Drineas,{用于改进数据分析的Cur矩阵分解},Proc。美国国家科学院。科学。美国,106(2009),第697-702页·Zbl 1202.68480号
[27] R.Martin,《电子结构:基本理论和实践方法》,剑桥大学出版社,纽约,2004年·Zbl 1152.74303号
[28] P.G.Martinsson,G.Ortií,N.Heavner,and R.van de Geijn,{\it Householder QR因式分解与列旋转随机化(HQRRP)},SIAM J.Sci。计算。,39(2017年),第C96-C115页·Zbl 1365.65070号
[29] N.Marzari、A.A.Mostofi、J.R.Yates、I.Souza和D.Vanderbilt,{最大局部化Wannier函数:理论和应用},《现代物理学评论》。,84(2012),第1419-1475页。
[30] N.Marzari和D.Vanderbilt,{复合能带的最大局部化广义Wannier函数},Phys。B版,56(1997),第12847-12865页。
[31] A.A.Mostofi、J.R.Yates、Y.Lee、I.Souza、D.Vanderbilt和N.Marzari,{it Wannier(90):一种用于获取最大规模Wannier-函数}的工具,计算。物理。Comm.,178(2008),第685-699页·Zbl 1196.81033号
[32] J.I.Mustafa、S.Coh、M.L.Cohen和S.G.Louie,{最大局部Wannier函数的自动构造:优化投影函数方法},Phys。B版,92(2015),165134。
[33] G.Nenciu,{\it指数局部化Wannier函数的存在性},Comm.Math。物理。,91(1983年),第81-85页·Zbl 0545.47012号
[34] V.Ozolin,R.Lai,R.Caflisch,s.Osher,《数学和物理变分问题的压缩模式》,Proc。国家。阿卡德。科学。美国,110(2013),第18368-18373页·Zbl 1292.81024号
[35] J.P.Perdew、M.Ernzerhof和K.Burke,《精确交换与密度泛函近似混合的原理》,J.Chem。物理。,105(1996),第9982-9985页。
[36] E.Prodan和W.Kohn,《电子物质的近光性》,Proc。国家。阿卡德。科学。美国,102(2005),第11635-11638页。
[37] X.Wu、A.Selloni和R.Car,《扩展绝缘系统中精确交换的实现》,Phys。B版,79(2009),085102。
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