新型线性代数理论及在 K 计算机上进行的亿原子量子材料模拟
材料科学
2014-03-03 v1 计算物理
摘要
本文综述了我们在新型线性代数算法及其在大规模量子材料模拟或电子结构计算应用方面的最新进展与成果。该算法是针对广义移位线性方程组 的 Krylov 子空间（迭代）求解器，而非传统的广义本征值方程。该方法已集成至我们的 计算代码 ELSES (http://www.elses.jp/) 中，并应用于基于第一性原理计算的模型系统。该代码在 K 计算机上实现了亿原子尺度（即 100 纳米尺度）的量子材料模拟，利用高达全部内置处理器核心实现了高并行效率。本文还阐述了若干方法论细节，例如 XML 文件的使用以及面向普通用户的“新手”模式。我们针对实际问题制备了一个稀疏矩阵数据库 (http://www.elses.jp/matrix/)。文中讨论了作为量子材料模拟普遍需求的内部本征值问题。本研究是一项跨学科工作，有时被称为“应用 - 算法 - 架构协同设计”。这种协同设计将在艾克斯级（exa-scale）科学计算中发挥关键作用。
引用
@article{arxiv.1402.7285,
title = {Novel linear algebraic theory and one-hundred-million-atom quantum material simulations on the K computer},
author = {Takeo Hoshi and Tomohiro Sogabe and Takafumi Miyatad and Dongjin Lee and Shao-Liang Zhang and Hiroto Imachi and Yoshifumi Kawai and Yohei Akiyama and Keita Yamazaki and Seiya Yokoyama},
journal= {arXiv preprint arXiv:1402.7285},
year = {2014}
}
备注
13 pages, 6 figures