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尚洪辉;梁婉珍;张云泉;杨金龙

全电子实空间密度泛函微扰理论中获得响应密度矩阵的高效并行线性定标方法。 （英语） Zbl 07689040号

计算。物理学。Commun公司。 258，文章ID 107613，11 p.（2021）.
摘要：用于计算原子位移和均匀电场微扰响应特性的实空间密度泛函微扰理论（DFPT）最近得到了发展，并应用于全电子、数值原子中心轨道电子结构包FHI目标中。研究发现，大规模应用的瓶颈是响应密度矩阵的计算，其规模为\（O（N^3）\）。对于均匀电场的响应特性，我们提出了一种有效的并行线性缩放算法来计算响应密度矩阵。我们的方案基于二阶跟踪校正净化和并行稀疏矩阵-矩阵乘法算法。新方案将形式缩放从（O（N^3）减少到（O（N）），并在成千上万个核上显示出良好的并行可伸缩性。如广泛验证所示，我们使用DFPT实现了精确极化率的快速计算。最后，通过在大规模并行计算机系统上进行伸缩性测试和可伸缩性测试，验证了该方案的计算效率。

MSC公司：

82至XX 统计力学，物质结构
65-XX岁 数值分析

关键词：

密度泛函微扰理论;线性缩放;磁粉探伤;数字原子轨道;密度函数理论
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{H.Shang}等人，计算。物理学。Commun公司。258，文章ID 107613，11 p.（2021；Zbl 07689040）
全文： 内政部 arXiv公司

参考文献：

[1] Hohenberg，P.，《物理学》。版本B，136，3，B864-B871（1964）
[2] 科恩，W。；Sham，L.J.，《物理学》。修订版，140，A1133-A1138（1965）
[3] Gonze，X.，《物理学》。B版，55、16、10337-10354（1997）
[4] Gonze，X。；Lee，C.，物理。B版，55，10355-10368（1997）
[5] 巴罗尼，S。；de Gironcoli，S。；Dal Corso，A。；Giannozzi，P.，《现代物理学评论》。，73, 515-562 (2001)
[6] 杰拉特，J。；米尔斯，I.M.，J.化学。物理。，49, 4, 1719-1729 (1968), http://link.aip.org/link/？JCP/49/1719/1链接
[7] 波普尔，J.A。；Krishnan，R。；施莱格尔，H.B。；Binkley，J.S.，Int.J.量子化学。，16，S13，225-241（1979）
[8] Dykstra，C.E。；Jasien，P.G.，化学。物理学。莱特。，109, 4, 388-393 (1984), http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0009261484856079
[9] 弗里希，M。；Head-Gordon，M。；Pople，J.，化学。物理。，第141页，第2-3页，189-196年（1990年），http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/03011049087055G
[10] Ochsenfeld，C。；Head-Gordon，M.，化学。物理学。莱特。，270, 5-6, 399-405 (1997), http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009261497004028
[11] Liang，W。；Zhao，Y。；Head-Gordon，M.，J.化学。物理。，第123、19条，第194106页（2005年），http://link.aip.org/link/？JCP/123/194106/1
[12] Shang，H。；Carbogno，C。；林克，P。；Schefler，M.，计算。物理学。Comm.，215，26-46（2017），http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010465517300437https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S00104655127300437
[13] Shang，H。；Raimbault，N。；林克，P。；谢夫勒，M。；罗西，M。；Carbogno，C.，《新物理学杂志》。，第20、7条，第073040页（2018年），http://stacks.iop.org/1367-2630/20/i=7/a=073040？key=crossref.b45b8680fc0308226fe0611417a68450
[14] Bowler，D.R。；宫崎骏，T.，众议员。物理。，75，3，第036503条pp.（2011），arXiv:1108.5976
[15] 科恩·W·物理学。修订稿。，76, 3168-3171 (1996)
[16] Soler，J.M。；阿塔乔，E。；盖尔，J.D。；加西亚，a。；Junkera，J。；Ordejón，P。；Sánchez-Portal，D.，J.Phys.博士。康登斯。Matter，14，11，2745-2779（2002），http://iopscience.iop.org/0953-8984/14/11/302/
[17] Bowler，D。；宫崎骏，T.，J.Phys。康登斯。Matter，22，7，74207（2010），http://stacks.iop.org/0953-8984/22/i=7/a=074207
[18] 尚，H。；Xiang，H。；李，Z。；Yang，J.，《国际物理学评论》。化学。，29, 4, 665-691 (2010)
[19] Torralba，A.S。；托多罗维奇，M。；布拉兹多娃（Brázdová），V。；乔杜里，R。；宫崎骏，T。；Gillan，M.J。；Bowler，D.R.，J.物理：康登斯。《物质》，20，29，第294206条，第（2008）页
[20] 韦伯，V。；Challacombe，M.，J.化学。物理。，第125、10条，第104110页（2006年）
[21] 吴，X。；塞洛尼，A。；Car，R.，Phys.公司。B版，79，第085102条pp.（2009）
[22] Niklasson，A.M.N.，物理学。B版，66，第155115条pp.（2002）
[23] Niklasson，A.M.N。；Challacombe，M.，物理学。修订稿。，92、19，第193001条pp.（2004），arXiv:0311591
[24] Mniszewski，S.M。；考克韦尔，M.J。；Wall，M.E。；Mohd-Yusof，J。；北卡罗来纳州博克。；Germann，T.C。；Niklasson，A.M.N.，J.化学。理论计算。，11, 10, 4644-4654 (2015)
[25] 考克韦尔，M.J。；伍德，文学硕士。；Niklasson，A.M。；Mniszewski，S.M.，J.化学。理论计算。，10, 12, 5391-5396 (2014)
[26] 拉扎罗，A。；VandeVondele，J。；Hutter，J。；Schütt，O.，（高级科学计算会议平台会议记录。高级科学计算大会平台会议记录，PASC’17（2017），计算机械协会：美国纽约州纽约市计算机械协会）
[27] Hutter，J。；M.Iannuzzi。；希夫曼，F。；VandeVondele，J.，《无线计算》。分子科学。，4、1、15-25（2014），arXiv：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/wcms.1159网址
[28] 阿扎德，A。；巴拉德·G。；布卢索，A。；德梅尔，J。；格里戈里，L。；O.施瓦茨。；托莱多，S。；Williams，S.，SIAM J.科学。计算。，38、6、C624-C651（2016），http://www.siam.org/journals/isc/38-6/M104253.html ·Zbl 1350.05160号
[29] 道森，W。；Nakajima，T.，计算。物理学。Comm.，225，154-165（2018），https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0010465517304150 ·兹比尔1524.65192
[30] 韦伯，V。；Niklasson，A.M.N。；Challacombe，M.，物理学。修订稿。，92、19，第193002条pp.（2004），arXiv:0312634
[31] Xiang，H.J。；杨，J。；Hou，J.G。；朱，Q，Phys。修订稿。，第97、26条，第266402页（2006年）
[32] 布鲁姆，V。；Gehrke，R。；汉克，F。；Havu，P。；哈夫，V。；任，X。；路透社，K。；Schefler，M.，计算。物理学。Comm.，180，11，2175-2196（2009），http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0010465509002033 ·Zbl 1197.81005号
[33] Delley，B.，J.化学。物理。，94, 11, 7245 (1991)
[34] Delley，B.，J.化学。物理。，92, 1, 508 (1990)
[35] Gonze，X。；维格纳龙，J.-P.，《物理学》。版本B，39，13120-13128（1989）
[36] Sternheimer，R.M.，物理学。修订版，96、4、951-968（1954）·Zbl 0057.22806号
[37] Niklasson，A.M.N。；Tymczak，C.J。；Challacombe，M.，J.化学。物理。，118, 19, 8611-8620 (2003)
[38] Niklasson，A.M.N。；韦伯，V.，J.化学。物理。，127，6，第064105条pp.（2007）
[39] Rudberg，E。；鲁宾森，E.H.，J.Phys.：康登斯。Matter，23，7，第075502条，pp.（2011），http://stacks.iop.org/0953-8984/23/i=7/a=075502？key=crossref.f46001d5e55d398d8173874c06aff985
[40] 北卡罗来纳州博克。；美国联邦调查局内格尔。；Mniszewski，S.M。；Mohd-Yusof，J。；Aradi，B。；法特伯特，J.-L。；Osei-Kuffuor，D。；Germann，T.C。；Niklasson，A.M.N.，J.超级计算机。，74, 11, 6201-6219 (2018)
[41] Löwdin，P.，化学杂志。物理。，18365-375（1950年）
[42] Löwdin，P.-O.，高级物理。，5, 17, 1-171 (1956)
[43] Jansík，B。；Höst，S。；约根森，P。；奥尔森，J。；Helgaker，T.，J.化学。物理。，第126、12条，第124104页（2007年）
[44] 任，X。；林克，P。；布鲁姆，V。；Wieferink，J。；Tkatchenko，A。；Sanfilippo，A。；路透社，K。；Schefler，M.、New J.Phys.、。，第14、5条，第053020页（2012年），http://stacks.iop.org/1367-2630/14/i=5/a=053020？key=crossref.351b343783c2c1df1596219a941a74eb
[45] 哈夫，V。；布鲁姆，V。；Havu，P。；Scheffler，M.，J.计算。物理。，228, 22, 8367-8379 (2009), http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0021999109004458 ·邮编：1180.82004
[46] 古斯塔夫森，F.G.，ACM Trans。数学。软件，4，3，250-269（1978）·Zbl 0384.65016号
[47] 巴拉德·G。；布卢克，A。；德梅尔，J。；格里戈里，L。；利普希茨，B。；O.施瓦茨。；Toledo，S.，（第25届ACM算法和体系结构并行性研讨会论文集-SPAA’13（2013），ACM出版社：美国纽约州纽约市ACM出版社），222，http://dl.acm.org/citation.cfm？doid=2486159.2486196
[48] Gilbert，A.B.R.，《高性能计算应用国际期刊》，25，4，496-509（2011）
[49] 于哲，V.W。；科尔塞蒂，F。；加西亚，a。；休恩，W.P。；Jacquelin，M。；贾伟。；兰格，B。；林，L。；卢，J。；米·W。；Seifitokaldani，A。；阿尔瓦罗·瓦兹奎兹·马亚戈提亚；杨，C。；Yang，H。；布鲁姆，V.，《计算》。物理学。Comm.，222，267-285（2018），网址：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0104655517302941 ·Zbl 07693050号
[50] 鲁宾森，E.H。；Sałek，P.，J.计算。化学。，26, 15, 1628-1637 (2005)
[51] Rubensson，E.H。；Rudberg，E。；Sałek，P.，J.化学。物理。，128，7，第074106条pp.（2008）
[52] 佩杜，J.P。；Zunger，A.，物理学。B版，23，5048-5079（1981）
[53] Ceperley，D.M。；Alder，B.J.，《物理学》。修订稿。，45, 566-569 (1980)
[54] 啤酒，M。；Ochsenfeld，C.，化学杂志。物理。，第128、22条，第221102页（2008年）
[55] 库斯曼，J。；Ochsenfeld，C.，化学杂志。物理。，127，20，第204103条pp.（2007）
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