应用空间群对混合函数计算加速的研究——基于数值原子轨道
计算物理
2025-07-03 v3
摘要
在基于数值原子轨道框架内实现混合密度泛函(HDFs)的高效算法基础上，我们开发了一种利用空间群对HDF计算关键步骤进行优化的算法，进而通过两种方式实现性能提升。首先，减少布里渊区的k点数可减少需要求解的Kohn-Sham方程数。这一做法需要在原子轨道表示下正确实现等价k点的密度矩阵之间的旋转关系。其次，减少实际空间中的子域可加速在实际空间中构建exact-exchange部分哈姆顿量的速度。我们在ABACUS软件中实现了该算法，并与LibRI接口集成，针对不同对称性的晶体系统进行了性能测试。两种优化都实现了预期的加速：求解Kohn-Sham方程的时间按k点数的减少比例减少，而在实际空间中构建哈姆顿量的速度提高了数倍，加速程度取决于系统的规模和对称性。
引用
@article{arxiv.2504.02422,
title = {Applying Space-Group Symmetry to Speed up Hybrid-Functional Calculations within the Framework of Numerical Atomic Orbitals},
author = {Yu Cao and Min-Ye Zhang and Peize Lin and Mohan Chen and Xinguo Ren},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.02422},
year = {2025}
}