Расчеты электронной структуры больших систем на основе первых принципов | Мехмет Доган (SDSU) | 2...

Описание: Исследовательский центр вычислительных наук — Осенний коллоквиум 2025 г.
Дата выступления — 21 ноября 2025 г.
Докладчик — Мехмет Доган, Физический факультет, Государственный университет Сан-Диего
Тема: Расчет электронной структуры больших систем из первых принципов

В этом коллоквиуме профессор Мехмет Доган обсуждает, как с помощью теории функционала плотности (DFT) и псевдопотенциалов можно точно описать электроны в большинстве материалов. Однако на практике решение уравнений Кона–Шэма (рабочих уравнений DFT) по-прежнему требует больших вычислительных мощностей. Это обычно ограничивает нас системами, содержащими не более нескольких тысяч атомов. В данной работе я представляю новые численные методы, позволяющие изучать системы, содержащие более 100 000 атомов. Наш подход основан на использовании базиса реального пространства с конечно-разностными методами. Это дает несколько ключевых преимуществ, таких как отсутствие необходимости в интенсивной глобальной коммуникации и простота управления точностью посредством плотности сетки. Для эффективного решения больших задач линейной алгебры, возникающих при использовании ДПФ в реальном пространстве, мы используем метод, называемый итерацией по подпространству с фильтрацией Чебышёва (CheFSI). Используя CheFSI в рамках метода конечных разностей в реальном пространстве, мы разработали метод, способный обрабатывать ограниченные системы, содержащие более 100 000 атомов (около 400 000 электронов). Наши тесты показывают, что такой подход значительно снижает накладные расходы на коммуникацию и позволяет более эффективно использовать возможности векторной обработки, доступные на современных параллельных суперкомпьютерах.

Организатор: Исследовательский центр вычислительных наук (CSRC), Государственный университет Сан-Диего
Серия: Доклады осеннего коллоквиума 2025 г.