基于平行传输规范的高效实时含时密度泛函理论计算
计算物理
2018-10-25 v2 化学物理
摘要
实时含时密度泛函理论（RT-TDDFT）已知因电子波函数快速振荡而在数值模拟中需要使用非常小的时间步长（阿秒或更小）而受到阻碍，这显著限制了其用于超快动力学研究的应用范围。本文中，我们证明通过使用平行传输形式优化规范选择，可显著减小此种振荡。因此，RT-TDDFT 计算可通过平行传输规范与隐式积分器的结合而大幅加速，所得方案可用于加速任何使用 Schrödinger 表示的电子结构软件。以吸收谱、超短激光脉冲和 Ehrenfest 动力学计算为例，我们展示新方法在平面波基组中可使用量级为 阿秒的时间步长，且相较于标准显式四阶 Runge-Kutta 时间积分器快不少于 倍。得益于时间步长大小的显著增加，我们还证明对于包含 32 至 1024 个原子的硅系统，新方法相较于标准显式四阶 Runge-Kutta 时间积分器在挂钟时间上快 10 倍以上。
引用
@article{arxiv.1805.10575,
title = {Fast real-time time-dependent density functional theory calculations with the parallel transport gauge},
author = {Weile Jia and Dong An and Lin-Wang Wang and Lin Lin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.10575},
year = {2018}
}