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J-GLOBAL ID：202002232236077655   整理番号：20A1018283

Pyberthart pythonに基づくプロトタイピング技術を用いた相対論的実時間四成分TDDFT実装【JST・京大機械翻訳】

PyBERTHART: A Relativistic Real-Time Four-Component TDDFT Implementation Using Prototyping Techniques Based on Python

著者 (8件)： De Santis Matteo (Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie, Universita degli Studi di Perugia, Italy) ,  De Santis Matteo (Istituto di Scienze e Tecnologie Chimiche (SCITEC), Consiglio Nazionale delle Ricerche c/o Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie, Universita degli Studi di Perugia, Italy) ,  Storchi Loriano (Istituto di Scienze e Tecnologie Chimiche (SCITEC), Consiglio Nazionale delle Ricerche c/o Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie, Universita degli Studi di Perugia, Italy) ,  Storchi Loriano (Dipartimento di Farmacia, Universita degli Studi ‘G. D’Annunzio’, Italy) ,  Belpassi Leonardo (Istituto di Scienze e Tecnologie Chimiche (SCITEC), Consiglio Nazionale delle Ricerche c/o Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie, Universita degli Studi di Perugia, Italy) ,  Quiney Harry M. (ARC Centre of Excellence for Advanced Molecular Imaging, School of Physics, The University of Melbourne, Australia) ,  Tarantelli Francesco (Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie, Universita degli Studi di Perugia, Italy) ,  Tarantelli Francesco (Istituto di Scienze e Tecnologie Chimiche (SCITEC), Consiglio Nazionale delle Ricerche c/o Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie, Universita degli Studi di Perugia, Italy)
資料名： Journal of Chemical Theory and Computation  (Journal of Chemical Theory and Computation)
巻： 16  号： 4  ページ： 2410-2429  発行年： 2020年 
JST資料番号： W2328A  ISSN： 1549-9618  CODEN： JCTCCE  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： BERTHAコードに基づく実時間依存四成分Dirac-Kohn-Sham(RT-TDDKS)実装を示した。この新しい実装は,プロトタイピング技術を含む現代のソフトウェア工学を利用する。ソフトウェア設計は3段階アプローチに従う。(i)Pythonにおける参照コードを作成するための適切な環境を提供するPsi4NumPyフレームワークの中の非相対論的リアルタイムTDDFTにおける時間伝搬アルゴリズムのプロトタイプ実装,(ii)相対論的四成分コードBERTHA(PyBERTHA)の設計,(iii)PyBERTHAへのPsi4NumPyフレームワーク内で包まれた時間伝搬スキームの設計。結果的に,伝搬スキームは,Dirac-Kohn-Shamおよび双極子行列のようなキー量がPyBERTHAモジュールから直接アクセスできるように維持することが容易な,単一の読みやすいPython計算機コードに存在する。線形代数演算(行列乗算と対角化)に対して,一般的なNumPyライブラリに実装された高度に最適化された手順を用いた。BERTHAにPythonインターフェースにより導入されたオーバーヘッドはほとんど無視でき(SCF手順で評価された1%未満),異なるプログラミング言語(FORTRAN,C,Python)間の相互運用性は時間伝搬スキームの数値安定性に影響しない。著者らの新しいRT-TDDKS実装を用いて,密度適合アルゴリズム(Coulombおよび交換相関行列構築の両方に対する)と組み合わせた時間伝搬手順の安定性を調べた。これをBERTHAで採用し,Dirac-Kohn-Sham行列評価を高速化した。系統的計算に基づいて,いくつかの密度適合基底関数系を用いて,1μm以下のCoulombエネルギーにおける誤差を伴う拡張適合基底関数系との組合せにおいて定量的一致を達成できることを示した。フィッティング基底関数系の品質の増大する遷移エネルギーの収束も観測した。著者らのデータは,Coulombエネルギーにおける誤差が,実時間電子動力学シミュレーションに対する適合基底関数系の品質の良好な推定を表す可能性もあることを示唆している。さらに,弱いおよび極端な強磁場領域の両方と組み合わせて,RT-TDDKS法の適用性を研究した。グループ12原子に対する励起状態遷移の数値結果を報告し,以前の実時間Dirac-Kohn-Sham実装(Repiskyら[引用文献情報:原文を参照])と比較した。最後に,水素分子とAu二量体における高調波発生の計算も行った。H_2とAu_2の場合,それぞれ21と13次までの比較的明確なピークをもつ高調波を発生できた。著者らの発見は,Dirac-Kohn-Shamハミルトニアンの4成分構造が,強磁場領域における分子を研究するために,固有の好ましくない特徴を持たない,適切な理論的枠組みを提供することを示した。Copyright 2020 American Chemical Society All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： ハミルトニアン ,  アルゴリズム ,  最適化 ,  励起 ,  金 ,  高調波 ,  *相対論 ,  二量体 ,  双極子 ,  強磁場 ,  基底関数系 ,  計算機コード ,  *プロトタイピング ,  対角化
準シソーラス用語： オーバヘッド , 【Automatic Indexing@JST】

分類 (2件)： 分子の電子構造  (BH05010Q) ,  物理化学一般  (CB01010X)

引用文献 (1件)：

• J. Chem. Theory Comput. 2015, 11, 980-991

タイトルに関連する用語 (5件)： Python ,  プロトタイピング ,  実時間 ,  TDDFT ,  実装